คุณสมบัติทางเคมี คุณสมบัติทางเคมีของสารเชิงเดี่ยว คุณสมบัติทางเคมีของสารเชิงเดี่ยว

คุณสมบัติทั่วไปของโลหะ

การมีอยู่ของเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่จับกับนิวเคลียสอย่างอ่อนจะกำหนดคุณสมบัติทางเคมีโดยทั่วไปของโลหะ ใน ปฏิกิริยาเคมีพวกมันทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์เสมอ สารโลหะธรรมดา ไม่เคยแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์

การได้รับโลหะ:
- การรีดิวซ์จากออกไซด์ด้วยคาร์บอน (C), คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO), ไฮโดรเจน (H2) หรือโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่า (Al, Ca, Mg)
- การลดลงจากสารละลายเกลือด้วยโลหะที่มีฤทธิ์มากขึ้น
- อิเล็กโทรไลซิสของสารละลายหรือการหลอมสารประกอบโลหะ - การลดโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด (โลหะอัลคาไล โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท และอลูมิเนียม) โดยใช้กระแสไฟฟ้า

ในธรรมชาติโลหะมักพบอยู่ในรูปของสารประกอบเป็นส่วนใหญ่เพียงในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น โลหะที่ใช้งานอยู่ที่พบในแบบฟอร์ม สารง่ายๆ(โลหะพื้นเมือง)

คุณสมบัติทางเคมีโลหะ
1. ปฏิกิริยากับสารธรรมดาที่ไม่ใช่โลหะ:
โลหะส่วนใหญ่สามารถออกซิไดซ์ได้โดยอโลหะ เช่น ฮาโลเจน ออกซิเจน ซัลเฟอร์ และไนโตรเจน แต่ปฏิกิริยาเหล่านี้ส่วนใหญ่จำเป็นต้องได้รับความร้อนก่อนจึงจะเริ่มต้นได้ ต่อจากนั้นปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้โดยมีการปล่อยความร้อนจำนวนมากซึ่งนำไปสู่การติดไฟของโลหะ
ที่อุณหภูมิห้อง ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้เฉพาะระหว่างโลหะที่มีความว่องไวที่สุด (อัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ) และอโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด (ฮาโลเจน ออกซิเจน) โลหะอัลคาไล (Na, K) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างเปอร์ออกไซด์และซูเปอร์ออกไซด์ (Na2O2, KO2)

ก) ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับน้ำ
ที่อุณหภูมิห้อง โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธจะทำปฏิกิริยากับน้ำ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการแทนที่จะเกิดอัลคาไล (เบสที่ละลายน้ำได้) และไฮโดรเจน: โลหะ + H2O = Me(OH) + H2
เมื่อถูกความร้อน โลหะอื่นๆ ที่อยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนในชุดกิจกรรมจะมีปฏิกิริยากับน้ำ แมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำเดือด อลูมิเนียม - หลังจากการชุบผิวแบบพิเศษ ทำให้เกิดเบสที่ไม่ละลายน้ำ - แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์หรืออะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ - และไฮโดรเจนถูกปล่อยออกมา โลหะในชุดกิจกรรมตั้งแต่สังกะสี (รวม) ไปจนถึงตะกั่ว (รวม) ทำปฏิกิริยากับไอน้ำ (เช่น สูงกว่า 100 C) และออกไซด์ของโลหะและไฮโดรเจนที่เกี่ยวข้องจะเกิดขึ้น
โลหะที่อยู่ในชุดกิจกรรมทางด้านขวาของไฮโดรเจนจะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ
b) ปฏิกิริยากับออกไซด์:
โลหะแอคทีฟทำปฏิกิริยาโดยการแทนที่ปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะอื่นหรืออโลหะ ทำให้พวกมันกลายเป็นสารธรรมดา
c) การทำปฏิกิริยากับกรด:
โลหะที่อยู่ในลำดับกิจกรรมทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อปล่อยไฮโดรเจนออกมาและเกิดเป็นเกลือที่สอดคล้องกัน โลหะที่อยู่ในลำดับกิจกรรมทางด้านขวาของไฮโดรเจนจะไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด
สถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น โลหะทุกชนิดยกเว้นโลหะมีตระกูล (ทองคำ แพลทินัม) สามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยกรดออกซิไดซ์เหล่านี้ ปฏิกิริยาเหล่านี้จะทำให้เกิดเกลือ น้ำ และผลิตภัณฑ์รีดักชันของไนโตรเจนหรือซัลเฟอร์ตามลำดับเสมอ
d) ด้วยด่าง
โลหะที่ก่อตัวเป็นสารประกอบแอมโฟเทอริก (อะลูมิเนียม เบริลเลียม สังกะสี) สามารถทำปฏิกิริยากับการหลอมได้ (ซึ่งก่อตัวเป็นเกลือโดยเฉลี่ยของอะลูมิเนต เบริลเลต หรือสังกะสี) หรือสารละลายอัลคาไล (ซึ่งก่อให้เกิดเกลือเชิงซ้อนที่สอดคล้องกัน) ปฏิกิริยาทั้งหมดจะทำให้เกิดไฮโดรเจน
e) ตามตำแหน่งของโลหะในชุดกิจกรรม ปฏิกิริยาการรีดักชัน (การแทนที่) ของโลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจากสารละลายเกลือของโลหะนั้นสามารถทำได้โดยโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าอีกตัวหนึ่ง อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาจะเกิดเกลือของโลหะที่มีความว่องไวมากขึ้นและสารธรรมดาซึ่งเป็นโลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจะถูกสร้างขึ้น

คุณสมบัติทั่วไปของอโลหะ

มีอโลหะน้อยกว่าโลหะมาก (22 องค์ประกอบ) อย่างไรก็ตาม เคมีของอโลหะมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากการครอบครองระดับพลังงานภายนอกของอะตอมมากขึ้น
คุณสมบัติทางกายภาพอโลหะมีความหลากหลายมากกว่า: ในหมู่พวกเขามีก๊าซ (ฟลูออรีน, คลอรีน, ออกซิเจน, ไนโตรเจน, ไฮโดรเจน), ของเหลว (โบรมีน) และของแข็งซึ่งมีจุดหลอมเหลวแตกต่างกันอย่างมาก อโลหะส่วนใหญ่ไม่นำไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าแต่ซิลิคอน กราไฟท์ เจอร์เมเนียม มีคุณสมบัติเป็นเซมิคอนดักเตอร์
มีก๊าซ ของเหลว และของแข็งที่ไม่ใช่โลหะ (ไอโอดีน) บางชนิด โครงสร้างโมเลกุลตาข่ายคริสตัล อโลหะอื่น ๆ มีตาข่ายคริสตัลอะตอม
ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน ไอโอดีน ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนภายใต้สภาวะปกติจะอยู่ในรูปของโมเลกุลไดอะตอมมิก
องค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะหลายชนิดก่อตัวเป็นองค์ประกอบหลายอย่าง การปรับเปลี่ยนแบบ allotropicสารง่ายๆ ดังนั้นออกซิเจนจึงมีการปรับเปลี่ยน allotropic สองแบบ ได้แก่ ออกซิเจน O2 และโอโซน O3 ซัลเฟอร์มีการดัดแปลง allotropic สามแบบ - ออร์โธฮอมบิก พลาสติก และกำมะถัน monoclinic ฟอสฟอรัสมีการดัดแปลง allotropic สามแบบ - ฟอสฟอรัสสีแดง สีขาว และสีดำ คาร์บอน - การปรับเปลี่ยน allotropic หกแบบ - เขม่า กราไฟท์ เพชร , คาร์ไบน์, ฟูลเลอรีน, กราฟีน

ต่างจากโลหะที่จัดแสดงเพียงเท่านั้น คุณสมบัติการบูรณะอโลหะในการทำปฏิกิริยากับสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ ตามกิจกรรมของพวกเขา อโลหะจะครอบครองสถานที่หนึ่งในอนุกรมอิเลคโตรเนกาติวีตี้ ฟลูออรีนถือเป็นอโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด เขาแสดงเท่านั้น คุณสมบัติออกซิไดซ์- กิจกรรมอันดับที่สองคือออกซิเจน อันดับที่สามคือไนโตรเจน ตามมาด้วยฮาโลเจนและอโลหะอื่นๆ ไฮโดรเจนมีอิเลคโตรเนกาติวีตี้ต่ำที่สุดในบรรดาอโลหะ

คุณสมบัติทางเคมีของอโลหะ

1. ปฏิกิริยากับสารธรรมดา:
อโลหะมีปฏิกิริยากับโลหะ ในปฏิกิริยาดังกล่าว โลหะจะทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ และอโลหะจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ จากปฏิกิริยาจะเกิดสารประกอบขึ้น สารประกอบไบนารี- ออกไซด์, เปอร์ออกไซด์, ไนไตรด์, ไฮไดรด์, ​​เกลือของกรดปราศจากออกซิเจน
ในปฏิกิริยาของอโลหะต่อกัน อโลหะที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าจะแสดงคุณสมบัติของตัวออกซิไดซ์ และอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยกว่าจะแสดงคุณสมบัติของตัวรีดิวซ์ ปฏิกิริยาสารประกอบทำให้เกิดสารประกอบไบนารี ต้องจำไว้ว่าอโลหะสามารถแสดงสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกันในสารประกอบของพวกเขาได้
2. ปฏิกิริยากับสารเชิงซ้อน:
ก) ด้วยน้ำ:
ภายใต้สภาวะปกติ เฉพาะฮาโลเจนเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ
b) กับออกไซด์ของโลหะและอโลหะ:
อโลหะหลายชนิดสามารถทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงกับออกไซด์ของอโลหะอื่นๆ ส่งผลให้พวกมันกลายเป็นสารธรรมดา อโลหะที่อยู่ทางด้านซ้ายของกำมะถันในชุดอิเลคโตรเนกาติวีตี้ยังสามารถทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะได้ ทำให้โลหะรีดิวซ์กลายเป็นสารธรรมดาได้
c) ด้วยกรด:
อโลหะบางชนิดสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยกรดซัลฟิวริกหรือกรดไนตริกเข้มข้น
d) ด้วยด่าง:
ภายใต้อิทธิพลของด่าง อโลหะบางชนิดสามารถเกิดการสลายได้ โดยเป็นทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์
ตัวอย่างเช่นในปฏิกิริยาของฮาโลเจนกับสารละลายอัลคาไลโดยไม่ให้ความร้อน: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O หรือด้วยความร้อน: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
d) ด้วยเกลือ:
เมื่อทำปฏิกิริยากัน พวกมันจะเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงและมีคุณสมบัติรีดิวซ์
ฮาโลเจน (ยกเว้นฟลูออรีน) เข้าสู่ปฏิกิริยาทดแทนด้วยสารละลายเกลือของกรดไฮโดรฮาลิก: ฮาโลเจนที่มีฤทธิ์มากกว่าจะแทนที่ฮาโลเจนที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจากสารละลายเกลือ

ที่ผ่านมา 200 ปีแห่งมนุษยชาติศึกษาคุณสมบัติของสารได้ดีกว่าในประวัติศาสตร์การพัฒนาเคมีทั้งหมด โดยธรรมชาติแล้วปริมาณของสารก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน นี่เป็นเพราะการพัฒนาของ วิธีการต่างๆการได้รับสาร

ใน ชีวิตประจำวันเราเจอสารหลายอย่าง หนึ่งในนั้นได้แก่ น้ำ เหล็ก อลูมิเนียม พลาสติก โซดา เกลือ และอื่นๆ อีกมากมาย

สารที่มีอยู่ในธรรมชาติ เช่น ออกซิเจนและไนโตรเจนที่มีอยู่ในอากาศ สารที่ละลายในน้ำและมีต้นกำเนิดจากธรรมชาติ เรียกว่า สารธรรมชาติ

อลูมิเนียม สังกะสี อะซิโตน มะนาว สบู่ แอสไพริน โพลีเอทิลีน และสารอื่นๆ อีกมากมายไม่มีอยู่ในธรรมชาติ ได้มาในห้องปฏิบัติการและผลิตโดยอุตสาหกรรม สารประดิษฐ์ไม่พบในธรรมชาติ แต่ถูกสร้างขึ้นจากสารธรรมชาติ สารบางชนิดที่มีอยู่ในธรรมชาติสามารถหาได้จากห้องปฏิบัติการเคมีด้วยดังนั้นเมื่อโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตถูกให้ความร้อน ออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมา และเมื่อชอล์กถูกให้ความร้อน ออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมา

คาร์บอนไดออกไซด์. นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ที่จะเปลี่ยนกราไฟท์ให้เป็นเพชร โดยพวกมันกำลังปลูกผลึกทับทิม แซฟไฟร์ และมาลาไคต์ ดังนั้น นอกจากสารที่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติแล้ว ยังมีสารที่สร้างขึ้นเทียมอีกหลากหลายชนิดที่ไม่พบในธรรมชาติ

สารที่ไม่พบในธรรมชาตินั้นผลิตขึ้นในสถานประกอบการต่างๆ: โรงงาน, โรงงาน, โรงผสม ฯลฯในสภาวะที่เหนื่อยล้า ทรัพยากรธรรมชาติ

โลกของเรา นักเคมีกำลังเผชิญกับภารกิจสำคัญ: พัฒนาและใช้วิธีการที่เป็นไปได้เทียมในห้องปฏิบัติการหรือการผลิตทางอุตสาหกรรม เพื่อให้ได้สารที่คล้ายคลึงกับสารธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ปริมาณสำรองเชื้อเพลิงฟอสซิลในธรรมชาติกำลังหมดลงอาจมีเวลาที่น้ำมันและก๊าซธรรมชาติหมด เชื้อเพลิงชนิดใหม่กำลังได้รับการพัฒนาซึ่งมีประสิทธิภาพพอๆ กัน แต่จะไม่ก่อให้เกิดมลพิษ สิ่งแวดล้อม- ทุกวันนี้มนุษยชาติได้เรียนรู้ที่จะได้มาซึ่งสิ่งต่าง ๆ อย่างเทียม

อัญมณี

เช่น เพชร มรกต เบริล สถานะของสสารสารสามารถมีอยู่ได้หลายอย่าง สถานะของการรวมตัวมีสารที่ทราบกันว่าไม่สามารถดำรงอยู่ได้ภายใต้สภาวะปกติในสถานะการรวมตัวทั้งสามสถานะ ตัวอย่างเช่นสารดังกล่าวคือคาร์บอนไดออกไซด์ ที่อุณหภูมิห้องจะเป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่นและไม่มีสี ที่อุณหภูมิ –79°Cสารนี้จะ "แข็งตัว" และกลายเป็นสถานะแข็งตัวของการรวมตัว ชื่อประจำวัน (เล็กน้อย) ของสารดังกล่าวคือ "น้ำแข็งแห้ง" ชื่อนี้ตั้งให้กับสารนี้เนื่องจาก "น้ำแข็งแห้ง" กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์โดยไม่ละลายนั่นคือโดยไม่เปลี่ยนไปสู่สถานะการรวมตัวของของเหลวซึ่งมีอยู่เช่นในน้ำ

ดังนั้นจึงสามารถสรุปข้อสรุปที่สำคัญได้เมื่อสารเปลี่ยนจากสถานะการรวมกลุ่มหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง จะไม่เปลี่ยนเป็นสารอื่น กระบวนการของการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง การเปลี่ยนแปลง เรียกว่าปรากฏการณ์

ปรากฏการณ์ทางกายภาพ คุณสมบัติทางกายภาพของสาร

ปรากฏการณ์ที่สารเปลี่ยนสถานะการรวมกลุ่มแต่ไม่เปลี่ยนเป็นสารอื่น เรียกว่า ทางกายภาพ สารแต่ละชนิดมีคุณสมบัติบางอย่าง คุณสมบัติของสารอาจแตกต่างกันหรือคล้ายคลึงกัน สารแต่ละชนิดมีการอธิบายโดยใช้ชุดคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี ลองเอาน้ำเป็นตัวอย่าง น้ำกลายเป็นน้ำแข็งและกลายเป็นน้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0°C และเดือดและกลายเป็นไอน้ำที่อุณหภูมิ +100°C

ปรากฏการณ์เหล่านี้ถือเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพ เนื่องจากน้ำไม่ได้เปลี่ยนเป็นสารอื่น มีเพียงการเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัวเท่านั้นที่เกิดขึ้น จุดเยือกแข็งและจุดเดือดเหล่านี้เป็นคุณสมบัติทางกายภาพเฉพาะของน้ำ

คุณสมบัติของสารที่กำหนดโดยการวัดหรือด้วยสายตาหากไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสารบางชนิดไปเป็นสารอื่นเรียกว่าทางกายภาพการระเหยของแอลกอฮอล์เช่นการระเหยของน้ำ

คุณสมบัติทางกายภาพหลักของสารมีดังต่อไปนี้: สถานะของการรวมตัว, สี, กลิ่น, ความสามารถในการละลายในน้ำ, ความหนาแน่น, จุดเดือด, จุดหลอมเหลว, การนำความร้อน, การนำไฟฟ้า

คุณสมบัติทางกายภาพ เช่น สี กลิ่น รสชาติ รูปร่างผลึกสามารถกำหนดได้ด้วยการมองเห็นโดยใช้ประสาทสัมผัส ส่วนความหนาแน่น การนำไฟฟ้า จุดหลอมเหลวและจุดเดือดจะถูกกำหนดโดยการวัด ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพของสารหลายชนิดถูกรวบรวมไว้ในเอกสารเฉพาะทาง เช่น ในหนังสืออ้างอิง คุณสมบัติทางกายภาพของสารขึ้นอยู่กับสถานะการรวมตัวของสาร ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของน้ำแข็ง น้ำ และไอน้ำจะแตกต่างกันออกซิเจนที่เป็นก๊าซไม่มีสี แต่ออกซิเจนเหลวเป็นสีน้ำเงิน ความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพช่วยให้ “รู้จัก” สารต่างๆ มากมาย ตัวอย่างเช่น,ทองแดง - โลหะชนิดเดียวที่มีสีแดง เกลือแกงเท่านั้นที่มีรสเค็มไอโอดีน - ของแข็งเกือบดำที่กลายเป็นไอสีม่วงเมื่อถูกความร้อน. ในกรณีส่วนใหญ่ เพื่อระบุสาร คุณต้องพิจารณาคุณสมบัติของสารหลายประการ

• ตัวอย่างเช่น ให้เราอธิบายคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ:
• สี – ไม่มีสี (ในปริมาณน้อย)
• กลิ่น - ไม่มีกลิ่น
• สถานะของการรวมตัว - ของเหลวภายใต้สภาวะปกติ
• ความหนาแน่น – 1 กรัม/มิลลิลิตร
• จุดเดือด – +100°С
• จุดหลอมเหลว – 0°C
• การนำความร้อน-ต่ำ การนำไฟฟ้า –น้ำสะอาด

ไม่นำไฟฟ้า

สารที่เป็นผลึกและอสัณฐาน เมื่ออธิบายคุณสมบัติทางกายภาพของของแข็ง เป็นเรื่องปกติที่จะอธิบายโครงสร้างของสาร หากคุณตรวจดูตัวอย่างเกลือแกงโดยใช้แว่นขยาย คุณจะสังเกตเห็นว่าเกลือประกอบด้วยผลึกเล็กๆ จำนวนมาก ในแหล่งสะสมเกลือคุณยังสามารถพบผลึกขนาดใหญ่มากได้ คริสตัล –ของแข็ง มีรูปร่าง รูปทรงหลายเหลี่ยมปกติ คริสตัลสามารถมีรูปร่างและขนาดต่างกันได้ ผลึกของสารบางชนิด เช่น เกลือแกง – เกลือเปราะบางและแตกหักง่าย - มีคริสตัลที่ค่อนข้างแข็ง ตัวอย่างเช่น เพชรถือเป็นแร่ธาตุที่แข็งที่สุดชนิดหนึ่ง หากคุณตรวจดูผลึกเกลือแกงด้วยกล้องจุลทรรศน์ คุณจะสังเกตเห็นว่าผลึกเกลือทั้งหมดมีโครงสร้างคล้ายกัน ตัวอย่างเช่น หากเราพิจารณาอนุภาคแก้ว พวกมันทั้งหมดจะมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน - สารดังกล่าวเรียกว่าอสัณฐานสารอสัณฐาน ได้แก่ แก้ว แป้ง อำพัน และขี้ผึ้ง

สารอสัณฐาน

หากตามกฎแล้วในระหว่างปรากฏการณ์ทางกายภาพของสารเพียงเปลี่ยนสถานะการรวมตัวเท่านั้นในระหว่างปรากฏการณ์ทางเคมีการเปลี่ยนแปลงของสารบางชนิดไปเป็นสารอื่นจะเกิดขึ้น นี่คือบางส่วน ตัวอย่างง่ายๆ: การเผาไหม้ไม้ขีดจะมาพร้อมกับการเผาไม้และการปล่อยสารที่เป็นก๊าซนั่นคือการเปลี่ยนแปลงของไม้ไปเป็นสารอื่นที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ อีกตัวอย่างหนึ่ง:เมื่อเวลาผ่านไป ประติมากรรมสำริดจะถูกเคลือบด้วยสีเขียว ความจริงก็คือทองแดงนั้นมีทองแดงอยู่ โลหะนี้จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และความชื้นในอากาศอย่างช้าๆ ซึ่งเป็นผลมาจากสารสีเขียวใหม่ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของประติมากรรม ปรากฏการณ์ทางเคมี - ปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงของสารหนึ่งไปเป็นสารอื่นกระบวนการอันตรกิริยาของสารกับการก่อตัวของสารใหม่เรียกว่าปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นรอบตัวเรา ปฏิกิริยาเคมีก็เกิดขึ้นภายในตัวเราเช่นกัน ในร่างกายของเรา การเปลี่ยนแปลงของสารหลายชนิดเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นในปฏิกิริยาเคมีจึงมักจะมีสารที่ทำปฏิกิริยาและสารที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเสมอ

• ปฏิกิริยาเคมี– กระบวนการอันตรกิริยาของสารซึ่งเป็นผลมาจากการเกิดสารใหม่ที่มีคุณสมบัติใหม่
• รีเอเจนต์- สารที่เข้าสู่ปฏิกิริยาเคมี
• สินค้า- สารที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมี

มีการแสดงปฏิกิริยาเคมีใน มุมมองทั่วไปแผนปฏิกิริยา รีเอเจนต์ -> ผลิตภัณฑ์

• รีเอเจนต์– วัสดุตั้งต้นที่นำมาทำปฏิกิริยา
• สินค้า– สารใหม่ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา

ปรากฏการณ์ทางเคมี (ปฏิกิริยา) ใด ๆ จะมาพร้อมกับสัญญาณบางอย่างซึ่งสามารถแยกแยะปรากฏการณ์ทางเคมีจากปรากฏการณ์ทางกายภาพได้ สัญญาณดังกล่าวรวมถึงการเปลี่ยนแปลงสีของสสาร การปล่อยก๊าซ การก่อตัวของตะกอน การปล่อยความร้อน และการปล่อยแสง

ปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยพลังงานในรูปของความร้อนและแสง ตามกฎแล้วปรากฏการณ์ดังกล่าวจะมาพร้อมกับปฏิกิริยาการเผาไหม้ ในปฏิกิริยาการเผาไหม้ในอากาศ สารจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศ ตัวอย่างเช่น โลหะแมกนีเซียมจะลุกเป็นไฟและเผาไหม้ในอากาศพร้อมกับเปลวไฟที่สว่างจ้าจนมองไม่เห็น นี่คือเหตุผลว่าทำไมแฟลชแมกนีเซียมจึงถูกนำมาใช้ในการสร้างสรรค์ภาพถ่ายในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 ในบางกรณีสามารถปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสงได้แต่โดยไม่ปล่อยความร้อนออกมาแพลงก์ตอนแปซิฟิกชนิดหนึ่งสามารถเปล่งแสงสีฟ้าสดใสซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนในความมืด การปล่อยพลังงานในรูปของแสงเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตของแพลงก์ตอนประเภทนี้

บทสรุปของบทความ:

• มีสารอยู่สองกลุ่มใหญ่: สารที่มาจากธรรมชาติและสารประดิษฐ์
• ภายใต้สภาวะปกติ สารสามารถอยู่ในสถานะการรวมตัวได้สามสถานะ
• คุณสมบัติของสารที่กำหนดโดยการวัดหรือด้วยสายตาหากไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสารบางชนิดไปเป็นสารอื่นเรียกว่าทางกายภาพ
• คริสตัลเป็นของแข็งที่มีรูปร่างเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติ
• สารอสัณฐานคือสารที่ไม่มีโครงสร้างเป็นผลึก
• ปรากฏการณ์ทางเคมี - ปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงของสารหนึ่งไปเป็นสารอื่น
• รีเอเจนต์คือสารที่เข้าสู่ปฏิกิริยาเคมี
• ผลิตภัณฑ์คือสารที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมี
• ปฏิกิริยาเคมีสามารถเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยก๊าซ ตะกอน ความร้อน แสง; การเปลี่ยนแปลงสีของสาร
• การเผาไหม้เป็นกระบวนการทางกายภาพและเคมีที่ซับซ้อนในการเปลี่ยนสารตั้งต้นให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ในระหว่างปฏิกิริยาเคมี พร้อมด้วยการปล่อยความร้อนและแสง (เปลวไฟ) อย่างเข้มข้น

คุณสมบัติทางเคมีเฉพาะของสารเชิงเดี่ยว - โลหะ

ส่วนใหญ่ องค์ประกอบทางเคมีธาตุที่รู้จัก 92 รายการจาก 114 รายการจัดเป็นโลหะ โลหะ- สิ่งเหล่านี้คือองค์ประกอบทางเคมีที่อะตอมให้อิเล็กตรอนจากชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก (และบางส่วนจากด้านนอก) กลายเป็นไอออนบวก คุณสมบัติของอะตอมโลหะนี้ถูกกำหนดโดย ว่ามีรัศมีค่อนข้างใหญ่และมีอิเล็กตรอนจำนวนน้อย(ส่วนใหญ่ 1 ถึง 3 บนชั้นนอก) ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือโลหะ 6 ชนิด ได้แก่ อะตอมเจอร์เมเนียม ดีบุก และตะกั่วที่ชั้นนอกมีอะตอม 4 อะตอม พลวงและบิสมัท - 5 อะตอมพอโลเนียม - 6 สำหรับอะตอมของโลหะ โดดเด่นด้วยค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้เล็กน้อย(จาก 0.7 ถึง 1.9) และเฉพาะ คุณสมบัติการบูรณะคือความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอน ในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev โลหะจะอยู่ด้านล่างเส้นทแยงมุมของโบรอน - แอสทาทีนและด้านบนในกลุ่มย่อยรอง ในช่วงเวลาและกลุ่มย่อยหลัก มีการเปลี่ยนแปลงของโลหะที่ทราบอยู่แล้ว และคุณสมบัติรีดิวซ์ของอะตอมของธาตุต่างๆ

องค์ประกอบทางเคมีที่อยู่ใกล้กับเส้นทแยงมุมโบรอน-แอสทาทีน (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb, ฯลฯ ) มีคุณสมบัติสองประการ: ในสารประกอบบางชนิดพวกมันมีพฤติกรรมเหมือนโลหะ ส่วนบางชนิดก็แสดงคุณสมบัติของอโลหะ. ในกลุ่มย่อยรอง คุณสมบัติรีดิวซ์ของโลหะมักจะลดลงตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น

เปรียบเทียบกิจกรรมของโลหะของกลุ่ม I ของกลุ่มย่อยรองที่คุณรู้จัก: Cu, Ag, Au; กลุ่ม II ของกลุ่มย่อยรอง: Zn, Cd, Hg - และคุณจะเห็นสิ่งนี้ด้วยตัวคุณเอง สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าความแข็งแรงของพันธะระหว่างวาเลนซ์อิเล็กตรอนและนิวเคลียสในอะตอมของโลหะเหล่านี้ได้รับอิทธิพลส่วนใหญ่จากขนาดของประจุนิวเคลียร์ ไม่ใช่จากรัศมีของอะตอม ประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และแรงดึงดูดของอิเล็กตรอนต่อนิวเคลียสก็เพิ่มขึ้น ในกรณีนี้แม้ว่ารัศมีอะตอมจะเพิ่มขึ้น แต่ก็ไม่สำคัญเท่ากับโลหะของกลุ่มย่อยหลัก

สารเชิงเดี่ยวที่เกิดจากองค์ประกอบทางเคมี ได้แก่ โลหะ และสารที่มีโลหะเชิงซ้อนมีบทบาทสำคัญในแร่ธาตุและ "ชีวิต" อินทรีย์ของโลก เพียงพอที่จะจำไว้ว่าอะตอม (ไอออน) ของธาตุโลหะเป็นส่วนสำคัญของสารประกอบที่กำหนดการเผาผลาญในร่างกายของมนุษย์และสัตว์ ตัวอย่างเช่น พบธาตุ 76 ธาตุในเลือดมนุษย์ และมีเพียง 14 ธาตุเท่านั้นที่ไม่ใช่โลหะ

ในร่างกายมนุษย์ องค์ประกอบโลหะบางชนิด (แคลเซียม โพแทสเซียม โซเดียม แมกนีเซียม) มีอยู่ในปริมาณมาก กล่าวคือ เป็นองค์ประกอบขนาดใหญ่ และโลหะ เช่น โครเมียม แมงกานีส เหล็ก โคบอลต์ ทองแดง สังกะสี โมลิบดีนัม มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อย กล่าวคือ สิ่งเหล่านี้เป็นธาตุ หากบุคคลมีน้ำหนัก 70 กก. ร่างกายของเขาจะมี (เป็นกรัม): แคลเซียม - 1,700, โพแทสเซียม - 250, โซเดียม - 70, แมกนีเซียม - 42, เหล็ก - 5, สังกะสี - 3 โลหะทั้งหมดมีความสำคัญอย่างยิ่งปัญหาสุขภาพเกิดขึ้นและ ด้วยความขาดแคลนและส่วนเกินของพวกเขา

ตัวอย่างเช่น โซเดียมไอออนควบคุมปริมาณน้ำในร่างกายและการส่งกระแสประสาท การขาดสารอาหารทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ อ่อนเพลีย ความจำไม่ดี เบื่ออาหาร และส่วนเกินนำไปสู่ความดันโลหิตเพิ่มขึ้น ความดันโลหิตสูง และโรคหัวใจ

สารเชิงเดี่ยว - โลหะ

การเกิดขึ้นของอารยธรรมมีความเกี่ยวข้องกับการพัฒนาการผลิตโลหะ (สารธรรมดา) และโลหะผสม ( ยุคสำริด, ยุคเหล็ก) เริ่มต้นเมื่อประมาณ 100 ปีที่แล้ว การปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีซึ่งส่งผลกระทบต่อทั้งภาคอุตสาหกรรมและสังคม และยังมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการผลิตโลหะอีกด้วย จากทังสเตน โมลิบดีนัม ไทเทเนียม และโลหะอื่น ๆ พวกเขาเริ่มสร้างโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน แข็งเป็นพิเศษ และทนไฟ ซึ่งการใช้ดังกล่าวได้ขยายขีดความสามารถของวิศวกรรมเครื่องกลอย่างมาก ในเทคโนโลยีนิวเคลียร์และอวกาศ โลหะผสมทังสเตนและรีเนียมถูกนำมาใช้เพื่อสร้างชิ้นส่วนที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 3000 °C; ในทางการแพทย์ใช้เครื่องมือผ่าตัดที่ทำจากโลหะผสมแทนทาลัมและแพลตตินัมและเซรามิกที่มีเอกลักษณ์เฉพาะซึ่งมีไทเทเนียมและเซอร์โคเนียมออกไซด์

และแน่นอนว่า เราต้องไม่ลืมว่าโลหะผสมส่วนใหญ่ใช้เหล็กโลหะที่รู้จักกันดี และพื้นฐานของโลหะผสมเบาหลายชนิดนั้นประกอบด้วยโลหะที่ค่อนข้าง "อายุน้อย" - อลูมิเนียมและแมกนีเซียม วัสดุคอมโพสิตได้กลายเป็นซูเปอร์โนวา เช่น โพลีเมอร์หรือเซรามิก ซึ่งภายใน (เช่นคอนกรีตที่มีแท่งเหล็ก) เสริมด้วยเส้นใยโลหะจากทังสเตน โมลิบดีนัม เหล็ก และโลหะและโลหะผสมอื่น ๆ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับเป้าหมายที่ตั้งไว้ คุณสมบัติของวัสดุที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุผล รูปนี้แสดงแผนภาพโครงตาข่ายคริสตัลของโลหะโซเดียม ในนั้นอะตอมโซเดียมแต่ละอะตอมล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านแปดตัว อะตอมโซเดียมก็เหมือนกับโลหะอื่นๆ ที่มีเวเลนซ์ออร์บิทัลว่างจำนวนมากและมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงไม่กี่ตัว สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมโซเดียม: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 0 3d 0 โดยที่ 3s, 3p, 3d - วงโคจรวาเลนซ์.

อิเล็กตรอนวาเลนซ์เดี่ยวของโซเดียมอะตอม 3s 1 สามารถครอบครองวงโคจรอิสระทั้งเก้าวง - 3s (หนึ่ง), 3p (สาม) และ 3d (ห้า) เนื่องจากระดับพลังงานไม่แตกต่างกันมากนัก เมื่ออะตอมเข้าใกล้กัน เมื่อเกิดโครงตาข่ายคริสตัลขึ้น วงโคจรวาเลนซ์ของอะตอมข้างเคียงจะทับซ้อนกัน เนื่องจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อย่างอิสระจากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวงหนึ่ง ทำให้เกิดพันธะระหว่างอะตอมทั้งหมดของผลึกโลหะ พันธะเคมีดังกล่าวเรียกว่าโลหะ

พันธะโลหะเกิดจากองค์ประกอบที่อะตอมในชั้นนอกมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงเล็กน้อย เมื่อเทียบกับออร์บิทัลด้านนอกจำนวนมากที่อยู่ใกล้กันอย่างมีพลัง เวเลนซ์อิเล็กตรอนของพวกมันถูกกักอยู่ในอะตอมอย่างอ่อน อิเล็กตรอนที่ทำหน้าที่สื่อสารจะถูกรวมเข้าสังคมและเคลื่อนที่ไปทั่วโครงตาข่ายคริสตัลของโลหะที่เป็นกลางโดยทั่วไป สารด้วย พันธะโลหะโครงตาข่ายคริสตัลโลหะโดยธรรมชาติ ซึ่งมักจะแสดงเป็นแผนผังดังแสดงในรูป แคตไอออนและอะตอมของโลหะที่อยู่ในตำแหน่งของโครงผลึกทำให้มีความเสถียรและความแข็งแกร่ง (อิเล็กตรอนที่ถูกสังคมจะมีลักษณะเป็นลูกบอลสีดำขนาดเล็ก)

การเชื่อมต่อโลหะ- นี่คือพันธะในโลหะและโลหะผสมระหว่างอะตอมของโลหะซึ่งอยู่ที่โหนดของโครงตาข่ายคริสตัลซึ่งดำเนินการโดยเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน โลหะบางชนิดตกผลึกในรูปแบบผลึกตั้งแต่สองรูปแบบขึ้นไป คุณสมบัติของสารซึ่งมีอยู่ในการดัดแปลงผลึกหลายอย่างนี้เรียกว่าความหลากหลาย ความหลากหลายของสารอย่างง่ายเรียกว่า allotropy ตัวอย่างเช่น เหล็กมีการดัดแปลงผลึกสี่แบบ ซึ่งแต่ละแบบจะเสถียรในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด:

α - เสถียรสูงถึง 768 °C, แม่เหล็กไฟฟ้า;

β - เสถียรตั้งแต่ 768 ถึง 910 °C ที่ไม่ใช่เฟอร์โรแมกเนติก เช่น พาราแมกเนติก

γ - เสถียรตั้งแต่ 910 ถึง 1390 °C ที่ไม่ใช่เฟอร์โรแมกเนติก เช่น พาราแมกเนติก

δ - เสถียรตั้งแต่ 1390 ถึง 1539 °C (เหล็ก £° pl) ไม่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า

ดีบุกมีการดัดแปลงผลึกสองแบบ:

α - เสถียรต่ำกว่า 13.2 °C (p = 5.75 g/cm3) นี่คือดีบุกสีเทา มีโครงตาข่ายคริสตัลชนิดเพชร (อะตอม)

β - เสถียรเหนือ 13.2 °C (p = 6.55 g/cm3) นี่คือกระป๋องสีขาว

ดีบุกสีขาวเป็นโลหะสีขาวเงินและอ่อนนุ่มมาก เมื่อเย็นลงต่ำกว่า 13.2 °C มันจะสลายตัวเป็นผงสีเทา เนื่องจากในระหว่างการเปลี่ยนแปลง ปริมาตรจำเพาะจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “โรคระบาดดีบุก”

แน่นอนว่าพันธะเคมีชนิดพิเศษและประเภทของโครงตาข่ายคริสตัลของโลหะจะต้องเป็นตัวกำหนดและอธิบายคุณสมบัติทางกายภาพของพวกมัน พวกเขาคืออะไร? สิ่งเหล่านี้คือความแวววาวของโลหะ ความเหนียว ค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง ความต้านทานไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น รวมถึงคุณสมบัติที่สำคัญ เช่น ความหนาแน่น จุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง ความแข็ง คุณสมบัติทางแม่เหล็ก- ผลกระทบทางกลต่อคริสตัลที่มีโครงตาข่ายคริสตัลโลหะทำให้เกิดการกระจัดของชั้นของอะตอมไอออนที่สัมพันธ์กัน (รูปที่ 17) และเนื่องจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปทั่วคริสตัล จึงไม่เกิดการแตกหักของพันธะ ดังนั้นโลหะจึงมีคุณลักษณะที่มากกว่า ความเป็นพลาสติก ผลที่คล้ายกันต่อของแข็งที่มีพันธะโควาเลนต์ (โครงผลึกอะตอมมิก) นำไปสู่การแตกหักของพันธะโควาเลนต์ การทำลายพันธะในโครงตาข่ายไอออนิกทำให้เกิดการผลักกันของไอออนที่มีประจุเหมือนกัน ดังนั้นสารที่มีโครงผลึกอะตอมและไอออนิกจึงเปราะบาง โลหะที่มีความเหนียวมากที่สุด ได้แก่ Au, Ag, Sn, Pb, Zn พวกมันถูกดึงเข้าไปในลวดได้ง่าย สามารถปลอมแปลง กดหรือรีดเป็นแผ่นได้ ตัวอย่างเช่น ฟอยล์สีทองที่มีความหนา 0.003 มม. สามารถทำจากทองคำได้ และโลหะนี้หนัก 0.5 กรัมสามารถดึงด้ายยาว 1 กม. แม้แต่ปรอทซึ่งเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง ก็ยังสามารถอ่อนตัวได้ในสถานะของแข็งที่อุณหภูมิต่ำ เช่น ตะกั่ว มีเพียง Bi และ Mn เท่านั้นที่ไม่มีความเป็นพลาสติก

เหตุใดโลหะจึงมีความแวววาวเป็นพิเศษและยังทึบแสงอีกด้วย

อิเล็กตรอนที่อยู่เต็มช่องว่างระหว่างอะตอมจะสะท้อนแสงรังสี (แทนที่จะส่งผ่านเหมือนแก้ว) และโลหะส่วนใหญ่ก็กระจายรังสีทั้งหมดของส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมเท่าๆ กัน จึงมีสีขาวเงินหรือ สีเทา- สตรอนเชียม ทองคำ และทองแดงดูดซับความยาวคลื่นสั้น (ใกล้กับสีม่วง) ได้ในระดับที่มากขึ้นและสะท้อนความยาวคลื่นยาวของสเปกตรัมแสง ดังนั้นจึงมีสีเหลืองอ่อน เหลือง และสี "ทองแดง" แม้ว่าในทางปฏิบัติ โลหะไม่ได้ดูเหมือน "ตัวเครื่องที่เบา" สำหรับเราเสมอไป ประการแรก พื้นผิวของมันสามารถออกซิไดซ์และสูญเสียความมันเงาได้ ดังนั้นทองแดงพื้นเมืองจึงปรากฏเป็นหินสีเขียว ก ประการที่สองและโลหะบริสุทธิ์อาจไม่ส่องแสง แผ่นเงินและทองที่บางมากมีลักษณะที่คาดไม่ถึงโดยสิ้นเชิง - มีสีเขียวอมฟ้า และผงโลหะเนื้อละเอียดจะปรากฏเป็นสีเทาเข้มหรือแม้แต่สีดำ เงิน อะลูมิเนียม และแพลเลเดียมมีการสะท้อนแสงมากที่สุด ใช้ในการผลิตกระจกรวมถึงไฟสปอร์ตไลท์

เหตุใดโลหะจึงมีการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง

อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อย่างโกลาหลในโลหะภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้จะได้รับการเคลื่อนที่ตามทิศทางเช่นพวกมันนำกระแสไฟฟ้า เมื่ออุณหภูมิของโลหะเพิ่มขึ้น แอมพลิจูดของการสั่นของอะตอมและไอออนที่อยู่ที่โหนดของโครงตาข่ายคริสตัลจะเพิ่มขึ้น ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ยาก และทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะลดลง ที่อุณหภูมิต่ำ การเคลื่อนที่แบบสั่นจะลดลงอย่างมาก และค่าการนำไฟฟ้าของโลหะจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ โลหะแทบไม่มีความต้านทานเลย โลหะส่วนใหญ่มีสภาพเป็นตัวนำยิ่งยวด

ควรสังเกตว่าอโลหะที่มีค่าการนำไฟฟ้า (เช่นกราไฟท์) ที่อุณหภูมิต่ำตรงกันข้ามจะไม่นำกระแสไฟฟ้าเนื่องจากขาดอิเล็กตรอนอิสระ และมีเพียงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและการทำลายล้างบางส่วนเท่านั้น พันธะโควาเลนต์ค่าการนำไฟฟ้าเริ่มเพิ่มขึ้น เงิน ทองแดง ทอง และอลูมิเนียมมีค่าการนำไฟฟ้าสูงสุด แมงกานีส ตะกั่ว และปรอทมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำที่สุด

ส่วนใหญ่แล้วค่าการนำความร้อนของโลหะจะเปลี่ยนไปตามรูปแบบเดียวกับค่าการนำไฟฟ้า เป็นเพราะความคล่องตัวสูงของอิเล็กตรอนอิสระซึ่งเมื่อชนกับไอออนและอะตอมที่สั่นสะเทือนจะแลกเปลี่ยนพลังงานกับพวกมัน อุณหภูมิจะเท่ากันทั่วทั้งชิ้นโลหะ

ความแข็งแรงทางกล ความหนาแน่น จุดหลอมเหลวของโลหะแตกต่างกันมาก- ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อจำนวนอิเล็กตรอนที่เชื่อมต่ออะตอมไอออนเพิ่มขึ้นและระยะห่างระหว่างอะตอมในคริสตัลลดลง ตัวบ่งชี้คุณสมบัติเหล่านี้ก็เพิ่มขึ้น

ดังนั้น, โลหะอัลคาไล(Li, K, Na, Rb, Cs) ซึ่งมีอะตอมอยู่ เวเลนซ์อิเล็กตรอนหนึ่งตัว, อ่อนนุ่ม (ตัดด้วยมีด) มีความหนาแน่นต่ำ (ลิเธียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดโดยมีค่า p = 0.53 g/cm3) และละลายที่อุณหภูมิต่ำ (เช่น จุดหลอมเหลวของซีเซียมคือ 29 ° C) โลหะชนิดเดียวที่เป็นของเหลวภายใต้สภาวะปกติคือปรอท ซึ่งมีจุดหลอมเหลว -38.9 °C แคลเซียมซึ่งมีอิเล็กตรอนสองตัวอยู่ในระดับพลังงานภายนอกของอะตอม จะมีความแข็งกว่ามากและละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า อุณหภูมิสูง(842 องศาเซลเซียส) ทนทานยิ่งกว่านั้นคือโครงตาข่ายคริสตัลที่เกิดจากสแกนเดียมไอออน ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนสามตัว แต่โครงผลึกที่แข็งแกร่งที่สุด ความหนาแน่นสูงและอุณหภูมิหลอมเหลวนั้นพบได้ในโลหะของกลุ่มย่อยทุติยภูมิ V, VI, VII, VIII สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโลหะของกลุ่มย่อยด้านข้างซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ที่ระดับย่อย d นั้นมีลักษณะเฉพาะคือการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งมากระหว่างอะตอม นอกเหนือจากโลหะที่ทำโดยอิเล็กตรอนด้านนอก ชั้นจาก s-orbitals

โลหะที่หนักที่สุด- นี่คือออสเมียม (Os) โดยมี p = 22.5 g/cm 3 (ส่วนประกอบของโลหะผสมที่มีความแข็งเป็นพิเศษและทนทานต่อการสึกหรอ) โลหะที่ทนไฟมากที่สุดคือ ทังสเตน W โดยมี t = 3420 ° C (ใช้สำหรับการผลิตหลอดไส้ เส้นใย) โลหะที่แข็งที่สุดคือ - นี่คือโครเมียม Cr (กระจกกันรอย) เป็นส่วนหนึ่งของวัสดุที่ใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดโลหะ ผ้าเบรกของเครื่องจักรกลหนัก ฯลฯ โลหะมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กในรูปแบบต่างๆ โลหะ เช่น เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล และแกโดลิเนียม มีความโดดเด่นในด้านความสามารถในการดึงดูดแม่เหล็กสูง พวกมันถูกเรียกว่าเฟอร์ริกแม่เหล็ก โลหะส่วนใหญ่ (โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทและส่วนสำคัญของโลหะทรานซิชัน) จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กอย่างอ่อนและไม่คงสถานะนี้ไว้นอกสนามแม่เหล็ก - พวกมันเป็นแบบพาราแมกเนติก โลหะถูกผลักออกมา สนามแม่เหล็ก, - วัสดุแม่เหล็ก (ทองแดง, เงิน, ทอง, บิสมัท)

เมื่อพิจารณาโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะ เราได้แบ่งโลหะออกเป็นโลหะของกลุ่มย่อยหลัก (องค์ประกอบ s และ p) และโลหะของกลุ่มย่อยรอง (องค์ประกอบทรานสิชัน d- และ f)

ในเทคโนโลยี เป็นเรื่องปกติที่จะจำแนกโลหะตามคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ:

1. ความหนาแน่น - แสง (น< 5 г/см 3) и тяжелые (все остальные).

2. จุดหลอมเหลว - ละลายต่ำและทนไฟ

มีการจำแนกประเภทของโลหะตามคุณสมบัติทางเคมี โลหะที่มีฤทธิ์ทางเคมีต่ำเรียกว่า มีเกียรติ(เงิน, ทอง, แพลตตินัมและอะนาล็อก - ออสเมียม, อิริเดียม, รูทีเนียม, แพลเลเดียม, โรเดียม) ขึ้นอยู่กับความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติทางเคมี อัลคาไลน์(โลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I) ดินอัลคาไลน์(แคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม เรเดียม) ตลอดจน โลหะหายาก(สแกนเดียม อิตเทรียม แลนทานัมและแลนทาไนด์ แอกทิเนียม และแอกติไนด์)

คุณสมบัติทางเคมีทั่วไปของโลหะ

อะตอมของโลหะค่อนข้างง่าย บริจาคเวเลนซ์อิเล็กตรอนและกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก กล่าวคือ พวกมันจะถูกออกซิไดซ์ นี่คือสิ่งสำคัญ ทรัพย์สินทั่วไปทั้งอะตอมและสารเชิงเดี่ยว - โลหะ โลหะมักเป็นตัวรีดิวซ์ในปฏิกิริยาเคมีเสมอ ความสามารถในการลดอะตอมของสารอย่างง่าย - โลหะที่เกิดจากองค์ประกอบทางเคมีในช่วงเวลาหนึ่งหรือกลุ่มย่อยหลักหนึ่งกลุ่มของตารางธาตุของ D. I. Mendeleev เปลี่ยนแปลงไปตามธรรมชาติ

กิจกรรมการลดลงของโลหะในปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำจะสะท้อนให้เห็นโดยตำแหน่งของโลหะในชุดแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าของโลหะ

จากแรงดันไฟฟ้าชุดนี้ สามารถสรุปข้อสรุปที่สำคัญต่อไปนี้เกี่ยวกับกิจกรรมทางเคมีของโลหะในปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำภายใต้สภาวะมาตรฐาน (t = 25 °C, p = 1 atm)

· ยิ่งโลหะอยู่ทางด้านซ้ายยิ่งอยู่ในแถวนี้ สารรีดิวซ์ก็จะยิ่งมีพลังมากขึ้นเท่านั้น

· โลหะแต่ละชนิดสามารถแทนที่ (ลด) จากเกลือในสารละลายโลหะเหล่านั้นที่อยู่หลังจากนั้นในชุดของความเค้น (ทางด้านขวา)

· โลหะที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนสามารถแทนที่มันจากกรดในสารละลายได้

· โลหะที่เป็นสารรีดิวซ์ที่แรงที่สุด (อัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ) ทำปฏิกิริยากับน้ำเป็นหลักในสารละลายที่เป็นน้ำ

กิจกรรมการรีดักชันของโลหะซึ่งพิจารณาจากอนุกรมเคมีไฟฟ้านั้นไม่สอดคล้องกับตำแหน่งในตารางธาตุเสมอไป สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อพิจารณาตำแหน่งของโลหะในชุดของความเค้นไม่เพียงคำนึงถึงพลังงานของการดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมแต่ละอะตอมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลังงานที่ใช้ไปกับการทำลายโครงตาข่ายคริสตัลด้วย เป็นพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการให้ความชุ่มชื้นของไอออน ตัวอย่างเช่น ลิเธียมจะออกฤทธิ์ในสารละลายที่เป็นน้ำมากกว่าโซเดียม (แม้ว่า Na จะเป็นโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าตามตำแหน่งในตารางธาตุก็ตาม) ความจริงก็คือพลังงานความชุ่มชื้นของ Li + ไอออนนั้นมากกว่าพลังงานความชุ่มชื้นของ Na + มากดังนั้นกระบวนการแรกจึงมีความกระตือรือร้นมากกว่า พิจารณาแล้วบทบัญญัติทั่วไป

มาดูคุณสมบัติรีดิวซ์ของโลหะกันดีกว่า มาดูปฏิกิริยาเคมีเฉพาะกันกันดีกว่า

· ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับอโลหะโลหะส่วนใหญ่จะเกิดออกไซด์ด้วยออกซิเจน

- พื้นฐานและแอมโฟเทอริก ออกไซด์ของโลหะทรานซิชันที่เป็นกรด เช่น โครเมียม (VI) ออกไซด์ CrOg หรือแมงกานีส (VII) ออกไซด์ Mn 2 O 7 ไม่ได้เกิดจากการออกซิเดชันโดยตรงของโลหะกับออกซิเจน พวกเขาได้รับทางอ้อมโลหะอัลคาไล Na, K ทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขันกับออกซิเจนในอากาศ

ทำให้เกิดเปอร์ออกไซด์:

โลหะลิเธียมและอัลคาไลน์เอิร์ธทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ทำให้เกิดออกไซด์พื้นฐาน:

โลหะอื่นๆ ยกเว้นโลหะทองและแพลตตินัม ซึ่งไม่ถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศเลย จะมีปฏิกิริยากับมันน้อยลงหรือเมื่อถูกความร้อน:

· โลหะจะเกิดเกลือของกรดไฮโดรฮาลิกเมื่อใช้ฮาโลเจน, ตัวอย่างเช่น:

· โลหะที่ออกฤทธิ์มากที่สุดจะเกิดเป็นไฮไดรด์ด้วยไฮโดรเจน- สารคล้ายเกลือไอออนิกซึ่งไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชันที่ -1 เช่น

โลหะทรานซิชันหลายชนิดก่อตัวเป็นไฮไดรด์ชนิดพิเศษด้วยไฮโดรเจน - ราวกับว่าไฮโดรเจนถูกละลายหรือนำเข้าไปในตาข่ายผลึกของโลหะระหว่างอะตอมและไอออน ในขณะที่โลหะยังคงอยู่ รูปร่างแต่ปริมาณเพิ่มขึ้น ไฮโดรเจนที่ถูกดูดซับนั้นอยู่ในโลหะซึ่งดูเหมือนอยู่ในรูปอะตอม

นอกจากนี้ยังมีโลหะไฮไดรด์ระดับกลางด้วย

· โลหะสีเทาเกิดเป็นเกลือ - ซัลไฟด์, ตัวอย่างเช่น:

· โลหะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนได้ยากกว่าเนื่องจากพันธะเคมีในโมเลกุลไนโตรเจน N2 มีความแข็งแรงมาก ในกรณีนี้จะเกิดไนไตรด์ขึ้น ที่อุณหภูมิปกติ ลิเธียมเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน:

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับสารเชิงซ้อน

·ด้วยน้ำ ภายใต้สภาวะปกติ โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธจะแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำและเกิดเป็นเบสที่ละลายน้ำได้ - อัลคาไล เช่น:

โลหะอื่นๆ ที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าก่อนที่ไฮโดรเจนจะสามารถแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ แต่อลูมิเนียมจะทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำก็ต่อเมื่อฟิล์มออกไซด์ถูกดึงออกจากพื้นผิวเท่านั้น:

แมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำเมื่อต้มเท่านั้นและไฮโดรเจนก็ถูกปล่อยออกมาเช่นกัน:

หากเติมแมกนีเซียมที่เผาไหม้ลงในน้ำ การเผาไหม้จะดำเนินต่อไปเนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้น:

เหล็กจะทำปฏิกิริยากับน้ำเมื่อร้อนเท่านั้น:

· ด้วยกรดในสารละลาย (HCl, H 2 ดังนั้น 4 ),ช 3 COOH และอื่นๆ ยกเว้น HNO 3 ) โลหะที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าจนถึงไฮโดรเจนมีปฏิกิริยาโต้ตอบสิ่งนี้จะผลิตเกลือและไฮโดรเจน

แต่ตะกั่ว (และโลหะอื่น ๆ บางชนิด) แม้จะอยู่ในตำแหน่งอนุกรมแรงดันไฟฟ้า (ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน) ก็แทบจะไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกเจือจางเนื่องจากตะกั่วซัลเฟต PbSO 4 ที่เกิดขึ้นนั้นไม่ละลายน้ำและสร้างฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวโลหะ .

· ด้วยเกลือของโลหะที่ออกฤทธิ์น้อยในสารละลาย จากปฏิกิริยานี้ จะเกิดเกลือของโลหะที่มีความว่องไวมากขึ้น และโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าจะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบอิสระ

ต้องจำไว้ว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นในกรณีที่เกลือที่เกิดขึ้นสามารถละลายได้ การแทนที่โลหะจากสารประกอบด้วยโลหะอื่นได้รับการศึกษาอย่างละเอียดเป็นครั้งแรกโดย N. N. Beketov นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ในสาขานี้ เคมีกายภาพ- เขาจัดเรียงโลหะตามกิจกรรมทางเคมีเป็น "อนุกรมการแทนที่" ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นต้นแบบของชุดความเค้นของโลหะ

· กับ สารอินทรีย์- การมีปฏิสัมพันธ์กับ กรดอินทรีย์คล้ายกับปฏิกิริยากับกรดแร่ แอลกอฮอล์สามารถแสดงคุณสมบัติที่เป็นกรดอ่อน ๆ เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไล:

ฟีนอลทำปฏิกิริยาในทำนองเดียวกัน:

โลหะมีส่วนร่วมในการทำปฏิกิริยากับฮาโลอัลเคนซึ่งใช้เพื่อให้ได้ไซโคลอัลเคนที่ต่ำกว่าและสำหรับการสังเคราะห์ในระหว่างที่โครงกระดูกคาร์บอนของโมเลกุลมีความซับซ้อนมากขึ้น (ปฏิกิริยา A. Wurtz):

· โลหะที่มีไฮดรอกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกจะทำปฏิกิริยากับด่างในสารละลายตัวอย่างเช่น:

โลหะสามารถก่อตัวซึ่งกันและกันได้ สารประกอบเคมีซึ่งเรียกรวมกันว่าสารประกอบระหว่างโลหะ ส่วนใหญ่มักไม่แสดงสถานะออกซิเดชันของอะตอม ซึ่งเป็นลักษณะของสารประกอบของโลหะกับอโลหะ ตัวอย่างเช่น:

Cu 3 Au, LaNi 5, Na 2 Sb, Ca 3 Sb 2 ฯลฯ

สารประกอบระหว่างโลหะมักไม่มีองค์ประกอบคงที่ พันธะเคมีส่วนใหญ่เป็นโลหะ การก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้เป็นเรื่องปกติสำหรับโลหะของกลุ่มย่อยทุติยภูมิ

โลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I-III ของตารางธาตุองค์ประกอบทางเคมีโดย D. I. Mendeleev

ลักษณะทั่วไป

เหล่านี้เป็นโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I อะตอมของพวกมันในระดับพลังงานภายนอกจะมีอิเล็กตรอนตัวละหนึ่งตัว โลหะอัลคาไล - สารรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง- กำลังรีดิวซ์และกิจกรรมทางเคมีจะเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอมของธาตุที่เพิ่มขึ้น (เช่น จากบนลงล่างในตารางธาตุ) ทั้งหมดมีค่าการนำไฟฟ้า ความแข็งแรงของพันธะระหว่างอะตอมของโลหะอัลคาไลจะลดลงเมื่อเลขอะตอมของธาตุเพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวและจุดเดือดก็ลดลงเช่นกัน โลหะอัลคาไลทำปฏิกิริยากับสารธรรมดาหลายชนิด - สารออกซิไดซ์- เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะเกิดเป็นเบสที่ละลายน้ำได้ (ด่าง) ธาตุอัลคาไลน์เอิร์ธเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II อะตอมของธาตุเหล่านี้มีอยู่ในระดับพลังงานภายนอก อิเล็กตรอนสองตัวอย่างละตัว- พวกเขาเป็น สารรีดิวซ์ที่แข็งแกร่งที่สุดมีสถานะออกซิเดชันเป็น +2 ในกลุ่มย่อยหลักนี้ รูปแบบทั่วไปในการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มขนาดของอะตอมในกลุ่มจากบนลงล่าง พันธะเคมีระหว่างอะตอมก็อ่อนลงเช่นกัน เมื่อขนาดของไอออนเพิ่มขึ้น คุณสมบัติที่เป็นกรดของออกไซด์และไฮดรอกไซด์จะอ่อนลงและคุณสมบัติพื้นฐานจะเพิ่มขึ้น

กลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่ 3 ประกอบด้วยธาตุโบรอน อลูมิเนียม แกลเลียม อินเดียม และแทลเลียม องค์ประกอบทั้งหมดเป็นองค์ประกอบ p ในระดับพลังงานภายนอกที่พวกเขามี สาม (s) 2 พี 1 ) อิเล็กตรอนซึ่งอธิบายความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติ สถานะออกซิเดชัน +3 ภายในกลุ่ม เมื่อประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น คุณสมบัติของโลหะก็จะเพิ่มขึ้น โบรอนเป็นองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ ในขณะที่อลูมิเนียมมีคุณสมบัติเป็นโลหะอยู่แล้ว องค์ประกอบทั้งหมดก่อตัวเป็นออกไซด์และไฮดรอกไซด์

โลหะส่วนใหญ่จะพบในกลุ่มย่อยของตารางธาตุ ซึ่งแตกต่างจากองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักที่ระดับด้านนอกของวงโคจรของอะตอมจะค่อยๆเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน d-orbitals ของระดับพลังงานสุดท้ายและ s-orbitals ของกลุ่มสุดท้ายจะเต็มไปด้วยองค์ประกอบของกลุ่มย่อยรอง จำนวนอิเล็กตรอนสอดคล้องกับหมายเลขหมู่ องค์ประกอบด้วย จำนวนเท่ากันเวเลนซ์อิเล็กตรอนจะรวมอยู่ในหมู่ที่มีเลขเดียวกัน องค์ประกอบกลุ่มย่อยทั้งหมดเป็นโลหะ

สารธรรมดาที่เกิดจากโลหะกลุ่มย่อยจะมีโครงผลึกที่แข็งแกร่งซึ่งทนทานต่อความร้อน โลหะเหล่านี้เป็นโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดและทนไฟได้มากที่สุดในบรรดาโลหะอื่นๆ ในองค์ประกอบ d การเปลี่ยนแปลงที่มีความจุเพิ่มขึ้นจากคุณสมบัติพื้นฐานผ่านแอมโฟเทอริกไปเป็นกรดจะมองเห็นได้ชัดเจน

โลหะอัลคาไล (Na, K)

ที่ระดับพลังงานภายนอกอะตอมของโลหะอัลคาไลจะประกอบด้วย อิเล็กตรอนแต่ละตัวซึ่งอยู่ห่างจากแกนกลางมาก พวกมันยอมให้อิเล็กตรอนตัวนี้ไปได้ง่าย ดังนั้นพวกมันจึงเป็นตัวรีดิวซ์ที่แรง ในสารประกอบทั้งหมด โลหะอัลคาไลมีสถานะออกซิเดชันที่ +1 คุณสมบัติรีดิวซ์เพิ่มขึ้นเมื่อรัศมีอะตอมเพิ่มขึ้นจาก Li เป็น Cs- ทั้งหมดเป็นโลหะทั่วไป มีสีขาวเงิน อ่อนนุ่ม (ใช้มีดตัดได้) น้ำหนักเบาและหลอมละลายได้ โต้ตอบกับทุกคนอย่างแข็งขัน อโลหะ:

โลหะอัลคาไลทั้งหมดเมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (ยกเว้น Li) จะเกิดเป็นเปอร์ออกไซด์ ไม่พบโลหะอัลคาไลในรูปแบบอิสระเนื่องจากมีปฏิกิริยาเคมีสูง

ออกไซด์- ของแข็งที่มีคุณสมบัติพื้นฐาน ได้มาจากการเผาเปอร์ออกไซด์ด้วยโลหะที่เกี่ยวข้อง:

ไฮดรอกไซด์ NaOH, KOH- สารที่เป็นของแข็งสีขาว ดูดความชื้น ละลายได้ในน้ำเมื่อปล่อยความร้อน จัดเป็นด่าง:

เกลือของโลหะอัลคาไลละลายได้เกือบทั้งหมดในน้ำ ที่สำคัญที่สุด: Na 2 CO 3 - โซเดียมคาร์บอเนต; Na 2 CO 3 · 10H 2 O - โซดาคริสตัล NaHCO 3 - โซเดียมไบคาร์บอเนต, เบกกิ้งโซดา; K 2 CO 3 - โพแทสเซียมคาร์บอเนต, โปแตช; นา 2 SO 4 10H 2 O - เกลือของ Glauber NaCl - โซเดียมคลอไรด์, เกลือแกง

องค์ประกอบกลุ่ม I ในตาราง

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ (Ca, Mg)

แคลเซียม (Ca) เป็นตัวแทน โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธซึ่งเป็นชื่อของธาตุในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II แต่ไม่ใช่ทั้งหมดแต่เริ่มต้นจากแคลเซียมเท่านั้นและลงไปตามกลุ่ม เหล่านี้เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะเกิดเป็นด่าง แคลเซียมในระดับพลังงานภายนอกประกอบด้วย อิเล็กตรอนสองตัว, สถานะออกซิเดชัน +2

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของแคลเซียมและสารประกอบแสดงอยู่ในตาราง

แมกนีเซียม (มก.)มีโครงสร้างอะตอมเหมือนกับแคลเซียม สถานะออกซิเดชันของมันคือ +2 เช่นกัน มันเป็นโลหะอ่อน แต่พื้นผิวถูกปกคลุมด้วยฟิล์มป้องกันในอากาศ ซึ่งช่วยลดปฏิกิริยาเคมีเล็กน้อย การเผาไหม้ของมันมาพร้อมกับแสงวาบที่ทำให้ไม่เห็น MgO และ Mg(OH) 2 แสดงคุณสมบัติพื้นฐาน แม้ว่า Mg(OH) 2 จะละลายได้เล็กน้อย แต่ก็ทำให้สารละลายฟีนอลธาทาลีนกลายเป็นสีแดงเข้ม

มก. + โอ 2 = มก. 2

MO ออกไซด์เป็นสารแข็ง สีขาว และทนไฟ ในทางวิศวกรรม CaO เรียกว่าปูนขาว และ MgO เรียกว่าแมกนีเซียที่ถูกเผา ออกไซด์เหล่านี้ใช้ในการผลิตวัสดุก่อสร้าง ปฏิกิริยาของแคลเซียมออกไซด์กับน้ำจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน เรียกว่า การทำให้ปูนขาว และผลลัพธ์ Ca(OH) 2 เรียกว่า ปูนขาว สารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์โปร่งใสเรียกว่าน้ำปูนขาว และ Ca(OH) 2 ที่มีสารแขวนลอยสีขาวในน้ำเรียกว่านมมะนาว

เกลือแมกนีเซียมและแคลเซียมได้มาจากการทำปฏิกิริยากับกรด

CaCO 3 - แคลเซียมคาร์บอเนต, ชอล์ก, หินอ่อน, หินปูน ใช้ในการก่อสร้าง MgCO 3 - แมกนีเซียมคาร์บอเนต - ใช้ในโลหะวิทยาเพื่อกำจัดตะกรัน

CaSO 4 · 2H 2 O - ยิปซั่ม MgSO 4 - แมกนีเซียมซัลเฟต - เรียกว่าเกลือขมหรือภาษาอังกฤษพบใน น้ำทะเล- BaSO 4 - แบเรียมซัลเฟต - เนื่องจากไม่ละลายและความสามารถในการป้องกันรังสีเอกซ์จึงใช้ในการวินิจฉัย (“ โจ๊กแบไรท์”) ของระบบทางเดินอาหาร

แคลเซียมคิดเป็น 1.5% ของน้ำหนักร่างกายมนุษย์ 98% ของแคลเซียมพบในกระดูก แมกนีเซียมเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพ มีประมาณ 40 กรัมในร่างกายมนุษย์ เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโมเลกุลโปรตีน

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธในตาราง

อลูมิเนียม

อะลูมิเนียม (อัล)- องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม III ตารางธาตุดี.ไอ. เมนเดเลเยฟ อะตอมอะลูมิเนียมประกอบด้วยระดับพลังงานภายนอก อิเล็กตรอนสามตัวซึ่งปล่อยออกมาได้ง่ายระหว่างปฏิกิริยาทางเคมี บรรพบุรุษของกลุ่มย่อยและเพื่อนบ้านด้านบนของอลูมิเนียม - โบรอน - มีรัศมีอะตอมน้อยกว่า (สำหรับโบรอนคือ 0.080 นาโนเมตรสำหรับอลูมิเนียม - 0.143 นาโนเมตร) นอกจากนี้อะตอมอะลูมิเนียมยังมีชั้นอิเล็กตรอนแปดอิเล็กตรอนระดับกลางหนึ่งชั้น (2e; 8e; 3e) ซึ่งป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนชั้นนอกเข้าถึงนิวเคลียส ดังนั้นคุณสมบัติรีดิวซ์ของอะตอมอะลูมิเนียมจึงค่อนข้างเด่นชัด

อะลูมิเนียมมีสารประกอบเกือบทั้งหมด สถานะออกซิเดชัน +3.

อลูมิเนียมเป็นสารธรรมดา

โลหะแสงสีขาวเงิน ละลายที่อุณหภูมิ 660 °C เป็นพลาสติกอย่างดี ดึงเป็นลวดได้ง่ายแล้วรีดเป็นฟอยล์หนาถึง 0.01 มม. มีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูงมาก พวกมันก่อตัวเป็นโลหะผสมที่เบาและแข็งแรงกับโลหะอื่น ๆ อลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีความว่องไวมาก หากผงอลูมิเนียมหรือฟอยล์อลูมิเนียมบางได้รับความร้อนแรง ลุกไหม้และลุกไหม้ด้วยเปลวไฟอันน่าสยดสยอง:

ปฏิกิริยานี้สามารถสังเกตได้เมื่อประกายไฟและดอกไม้ไฟลุกไหม้ อลูมิเนียมก็เหมือนกับโลหะทุกชนิด ทำปฏิกิริยากับอโลหะได้ง่ายโดยเฉพาะในรูปแบบผง เพื่อให้ปฏิกิริยาเริ่มต้นได้ จำเป็นต้องมีการให้ความร้อนเบื้องต้น ยกเว้นปฏิกิริยากับฮาโลเจน - คลอรีนและโบรมีน แต่จากนั้นปฏิกิริยาทั้งหมดของอลูมิเนียมกับอโลหะจะเกิดขึ้นอย่างรุนแรงและมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก : :

อลูมิเนียม ละลายได้ดีในกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง:

แต่ กรดซัลฟิวริกและกรดไนตริกเข้มข้นทำให้อลูมิเนียมผ่านขึ้นรูปบนพื้นผิวโลหะ ฟิล์มออกไซด์ที่ทนทานหนาแน่นซึ่งป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาต่อไป ดังนั้นกรดเหล่านี้จึงถูกขนส่งในถังอลูมิเนียม

อลูมิเนียมออกไซด์และไฮดรอกไซด์มีคุณสมบัติแอมโฟเทอริกดังนั้น อลูมิเนียมจึงละลายในสารละลายอัลคาลิสที่เป็นน้ำทำให้เกิดเกลือ - อะลูมิเนต:

อลูมิเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยาเพื่อผลิตโลหะ - โครเมียม, แมงกานีส, วาเนเดียม, ไทเทเนียม, เซอร์โคเนียมจากออกไซด์ วิธีนี้เรียกว่าอลูมิโนเทอร์มี ในทางปฏิบัติมักใช้เทอร์ไมต์ซึ่งเป็นส่วนผสมของ Fe 3 O 4 กับผงอลูมิเนียม หากส่วนผสมนี้ติดไฟ เช่น ใช้เทปแมกนีเซียม จะเกิดปฏิกิริยารุนแรงโดยปล่อยความร้อนจำนวนมาก:

ความร้อนที่ปล่อยออกมานั้นเพียงพอที่จะละลายเหล็กที่เกิดขึ้นได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นกระบวนการนี้จึงใช้สำหรับการเชื่อมผลิตภัณฑ์เหล็ก

สามารถรับอลูมิเนียมได้จากอิเล็กโทรไลซิส - การสลายตัวของการหลอมของออกไซด์ Al 2 O 3 ลงในชิ้นส่วนโดยใช้กระแสไฟฟ้า แต่จุดหลอมเหลวของอลูมิเนียมออกไซด์อยู่ที่ประมาณ 2,050 °C ดังนั้นอิเล็กโทรลิซิสจึงต้องใช้พลังงานจำนวนมาก

การเชื่อมต่ออลูมิเนียม

อลูมิโนซิลิเกต- สารประกอบเหล่านี้ถือได้ว่าเป็นเกลือที่เกิดจากออกไซด์ของโลหะอลูมิเนียม ซิลิคอน อัลคาไล และอัลคาไลน์เอิร์ธ พวกเขาประกอบขึ้นเป็นกลุ่ม เปลือกโลก- โดยเฉพาะอย่างยิ่งอลูมิโนซิลิเกตเป็นส่วนหนึ่งของเฟลด์สปาร์ซึ่งเป็นแร่ธาตุและดินเหนียวที่พบมากที่สุด

อะลูมิเนียม- หินที่ได้อะลูมิเนียมมา ประกอบด้วยอลูมิเนียมออกไซด์ Al 2 O 3

คอรันดัม- แร่ที่มีองค์ประกอบ Al 2 O 3 มีความแข็งสูงมาก มีเนื้อละเอียดที่มีสิ่งเจือปน - กากกะรุนใช้เป็นวัสดุขัด (บด) สารประกอบธรรมชาติอีกชนิดหนึ่งคืออลูมินามีสูตรเดียวกัน

คริสตัลคอรันดัมโปร่งใสมีสีเจือปนเป็นที่รู้จักกันดี: สีแดง - ทับทิมและสีน้ำเงิน - แซฟไฟร์ซึ่งใช้เป็นอัญมณี ปัจจุบันได้มาจากการประดิษฐ์และไม่เพียงแต่ใช้สำหรับเครื่องประดับเท่านั้น แต่ยังเพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคนิคด้วย เช่น สำหรับการผลิตชิ้นส่วนสำหรับนาฬิกาและเครื่องมือที่มีความแม่นยำอื่น ๆ คริสตัลทับทิมถูกนำมาใช้ในเลเซอร์

อลูมิเนียมออกไซด์อัล 2 โอ 3 - เป็นสารสีขาวที่มีจุดหลอมเหลวสูงมาก สามารถรับได้โดยการสลายอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์โดยการให้ความร้อน:

อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์อัล(OH) 3 ตกตะกอนในรูปของตะกอนเจลาตินัสภายใต้การกระทำของอัลคาลิสต่อสารละลายเกลืออลูมิเนียม:

ยังไง แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ละลายได้ง่ายในสารละลายกรดและด่าง:

อลูมิเนตเรียกว่าเกลือของกรดอลูมิเนียมที่ไม่เสถียร - ออร์โธอลูมิเนียม H 2 AlO 3, เมตาอลูมิเนียม HAAlO 2 (ถือได้ว่าเป็นกรดออร์โธอลูมิเนียมจากโมเลกุลที่โมเลกุลของน้ำถูกกำจัดออกไป) อะลูมิเนทจากธรรมชาติ ได้แก่ นิลนิลชั้นสูงและไครโซเบริลอันล้ำค่า เกลืออลูมิเนียม ยกเว้นฟอสเฟต สามารถละลายน้ำได้สูง เกลือบางชนิด (ซัลไฟด์, ซัลไฟต์) จะถูกสลายตัวด้วยน้ำ อลูมิเนียมคลอไรด์ AlCl 3 ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตสารอินทรีย์หลายชนิด

องค์ประกอบกลุ่มที่ 3 ในตาราง

ลักษณะขององค์ประกอบการเปลี่ยนแปลง - ทองแดง, สังกะสี, โครเมียม, เหล็ก

ทองแดง (ลูกบาศ์ก)- องค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองของกลุ่มแรก สูตรอิเล็กทรอนิกส์: (…3d 10 4s 1) ดีอิเล็กตรอนตัวที่ 10 เคลื่อนที่ได้ เนื่องจากได้ย้ายจากระดับย่อย 4S ทองแดงในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชัน +1 (Cu 2 O) และ +2 (CuO) ทองแดงเป็นโลหะสีชมพูอ่อน อ่อนได้ มีความหนืด และเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม จุดหลอมเหลว 1083 °C.

เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ ของกลุ่มย่อย I ของกลุ่ม I ของระบบธาตุ ทองแดง ยืนอยู่ทางด้านขวาของไฮโดรเจนในชุดกิจกรรมและไม่แทนที่กรด แต่ทำปฏิกิริยากับกรดออกซิไดซ์:

ภายใต้อิทธิพลของด่างจะเกิดการตกตะกอนในสารละลายเกลือทองแดง รากฐานที่อ่อนแอสีฟ้า- คอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์ ซึ่งเมื่อถูกความร้อนจะสลายตัวเป็นแบล็คออกไซด์พื้นฐาน CuO และน้ำ:

คุณสมบัติทางเคมีของทองแดงในตาราง

สังกะสี (Zn)- องค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองของกลุ่ม II สูตรอิเล็กทรอนิกส์มีดังนี้: (…3d 10 4s 2) เนื่องจากระดับย่อย d สุดท้ายในอะตอมของสังกะสีเสร็จสมบูรณ์แล้ว สังกะสีในสารประกอบจึงมีสถานะออกซิเดชันที่ +2

สังกะสีเป็นโลหะสีเงินสีขาวซึ่งแทบไม่เปลี่ยนแปลงในอากาศ ทนทานต่อการกัดกร่อนเนื่องจากมีฟิล์มออกไซด์อยู่บนพื้นผิว สังกะสีเป็นโลหะชนิดหนึ่งที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุดที่อุณหภูมิสูงขึ้น ทำปฏิกิริยากับสารธรรมดา:

แทนที่ไฮโดรเจนจากกรด:

สังกะสีก็เหมือนกับโลหะอื่นๆ ที่เข้ามาแทนที่ โลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจากเกลือ:

สังกะสี + 2AgNO 3 = 2Ag + สังกะสี(NO 3) 2

ซิงค์ไฮดรอกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกกล่าวคือแสดงคุณสมบัติของทั้งกรดและเบส เมื่อค่อยๆ เติมสารละลายอัลคาไลลงในสารละลายเกลือสังกะสี ตะกอนที่เกิดขึ้นในตอนแรกจะละลาย (สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับอะลูมิเนียม):

คุณสมบัติทางเคมีของสังกะสีในตาราง

โดยใช้ตัวอย่าง โครเมียม (Cr)มันสามารถแสดงได้ว่า คุณสมบัติขององค์ประกอบการเปลี่ยนแปลงไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงเวลา: การเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงจำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรของเวเลนซ์ สถานะออกซิเดชันสูงสุดของโครเมียมคือ +6 โลหะในชุดกิจกรรมจะอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนและแทนที่จากกรด:

เมื่อเติมสารละลายอัลคาไลลงในสารละลาย จะเกิดการตกตะกอนของ Me(OH) 2 ซึ่งถูกออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วโดยออกซิเจนในบรรยากาศ:

มันสอดคล้องกับแอมโฟเทอริกออกไซด์ Cr 2 O 3 โครเมียมออกไซด์และไฮดรอกไซด์ (นิ้ว ระดับสูงสุดออกซิเดชัน) แสดงคุณสมบัติ กรดออกไซด์และกรดตามลำดับ เกลือของกรดโครมิก (H 2 CrO 4 ) วี สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดกลายเป็นไดโครเมต- เกลือของกรดไดโครมิก (H 2 Cr 2 O 7) สารประกอบโครเมียมมีความสามารถในการออกซิไดซ์สูง

คุณสมบัติทางเคมีของโครเมียมในตาราง

เหล็กเฟ- องค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองของกลุ่ม VIII และช่วงที่ 4 ของตารางธาตุของ D. I. Mendeleev อะตอมของเหล็กมีโครงสร้างค่อนข้างแตกต่างจากอะตอมขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบของคาบที่ 4 อะตอมเหล็กจึงมีระดับพลังงานสี่ระดับ แต่ไม่ใช่ระดับสุดท้ายที่ถูกเติมเต็ม แต่เป็นระดับสุดท้ายคือระดับที่สามจากนิวเคลียส ในระดับสุดท้าย อะตอมของเหล็กประกอบด้วยอิเล็กตรอนสองตัว ในระดับสุดท้ายซึ่งสามารถรองรับอิเล็กตรอนได้ 18 ตัว อะตอมเหล็กจะมีอิเล็กตรอน 14 ตัว ดังนั้นการกระจายตัวของอิเล็กตรอนข้ามระดับในอะตอมเหล็กจึงเป็นดังนี้: 2e; 8e ; 14e; 2e. เช่นเดียวกับโลหะทั้งหมด อะตอมของเหล็กมีคุณสมบัติลดลงโดยให้ออกไปในระหว่างปฏิกิริยาเคมี ไม่เพียงแต่มีอิเล็กตรอน 2 ตัวจากระดับสุดท้ายเท่านั้น แต่ยังได้รับสถานะออกซิเดชันที่ +2 แต่ยังได้รับอิเล็กตรอนจากระดับสุดท้ายด้วย ในขณะที่สถานะออกซิเดชันของอะตอมเพิ่มขึ้นเป็น +3

เหล็กเป็นสารธรรมดา

เป็นโลหะมันเงาสีขาวเงิน มีจุดหลอมเหลว 1,539 °C มันเป็นพลาสติกมาก ดังนั้นจึงง่ายต่อการแปรรูป ปลอม ม้วน และประทับตรา เหล็กมีความสามารถในการทำให้เป็นแม่เหล็กและล้างอำนาจแม่เหล็ก สามารถรับความแข็งแรงและความแข็งได้มากขึ้นโดยใช้วิธีทางความร้อนและทางกล มีธาตุเหล็กบริสุทธิ์ทางเทคนิคและบริสุทธิ์ทางเคมี เหล็กบริสุทธิ์ทางเทคนิคคือเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ โดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยคาร์บอน 0.02-0.04% และมีออกซิเจน ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสน้อยกว่าด้วยซ้ำ เหล็กบริสุทธิ์ทางเคมีมีสิ่งเจือปนน้อยกว่า 0.01% ตัวอย่างเช่น คลิปหนีบกระดาษและกระดุมทำจากเหล็กบริสุทธิ์ทางเทคนิค เหล็กดังกล่าวกัดกร่อนได้ง่ายในขณะที่เหล็กบริสุทธิ์ทางเคมีแทบไม่มีการกัดกร่อน ปัจจุบันเหล็กเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีสมัยใหม่และวิศวกรรมเกษตร การขนส่งและการสื่อสาร ยานอวกาศและโดยทั่วไปแล้วอารยธรรมสมัยใหม่ทั้งหมด สินค้าส่วนใหญ่ตั้งแต่เข็มเย็บผ้าไปจนถึง ยานอวกาศ,ไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้เหล็ก

คุณสมบัติทางเคมีของเหล็ก

เหล็กสามารถแสดงสถานะออกซิเดชัน +2 และ +3ดังนั้นเหล็กจึงให้สารประกอบสองชุด จำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมเหล็กให้ในระหว่างปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับความสามารถในการออกซิไดซ์ของสารที่ทำปฏิกิริยากับมัน

ตัวอย่างเช่น สำหรับฮาโลเจน เหล็กจะเกิดเฮไลด์ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันที่ +3:

และด้วยซัลเฟอร์ - เหล็ก (II) ซัลไฟด์:

เหล็กร้อนเผาไหม้ในออกซิเจนด้วยการก่อตัวของเกล็ดเหล็ก:

ที่อุณหภูมิสูง (700-900 °C) เหล็ก ทำปฏิกิริยากับไอน้ำ:

ตามตำแหน่งของเหล็กในชุดแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าสามารถแทนที่โลหะที่อยู่ทางด้านขวาได้จาก สารละลายที่เป็นน้ำเกลือของพวกเขา เช่น:

เหล็กละลายในกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริกเจือจางกล่าวคือ มันถูกออกซิไดซ์โดยไฮโดรเจนไอออน:

เหล็กยังละลายในกรดไนตริกเจือจางด้วยสิ่งนี้ผลิตธาตุเหล็ก (III) ไนเตรตน้ำและผลิตภัณฑ์จากการลดกรดไนตริก - N 2, NO หรือ NH 3 (NH 4 NO 3) ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรด

สารประกอบเหล็ก

โดยธรรมชาติแล้ว เหล็กจะก่อตัวเป็นแร่ธาตุจำนวนหนึ่ง นี่คือแร่เหล็กแม่เหล็ก (แม่เหล็ก) Fe 3 O 4, แร่เหล็กสีแดง (ออกไซด์) Fe 2 O 3, แร่เหล็กสีน้ำตาล (ลิโมไนต์) 2Fe 2 O 3 3H 2 O สารประกอบเหล็กธรรมชาติอีกชนิดหนึ่งคือเหล็กหรือกำมะถันไพไรต์ ( pyrite) FeS 2 ไม่ทำหน้าที่เป็นแร่เหล็กสำหรับการผลิตโลหะ แต่ใช้สำหรับการผลิตกรดซัลฟิวริก

เหล็กมีลักษณะเฉพาะด้วยสารประกอบ 2 ชุด: สารประกอบเหล็ก (II) และเหล็ก (III)เหล็ก (II) ออกไซด์ FeO และเหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์ Fe(OH) 2 ที่สอดคล้องกันนั้นได้มาทางอ้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผ่านห่วงโซ่การเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้:

สารประกอบทั้งสองมีคุณสมบัติพื้นฐานที่แตกต่างกัน

เหล็ก (II) ไอออนบวก Fe 2 + ออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยออกซิเจนในบรรยากาศสู่เหล็ก (III) แคตไอออน Fe 3 + - ดังนั้นการตกตะกอนสีขาวของเหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์จะเปลี่ยนเป็นสีเขียวแล้วเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลและกลายเป็นเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์:

เหล็ก (III) ออกไซด์ Fe 2 โอ 3 และธาตุเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์ Fe(OH) 3 ที่สอดคล้องกันก็ได้รับทางอ้อมเช่นกัน เช่น ตามแนวสายโซ่:

ในบรรดาเกลือของเหล็ก ซัลเฟตและคลอไรด์มีความสำคัญทางเทคนิคมากที่สุด

คริสตัลไฮเดรตของเหล็ก (II) ซัลเฟต FeSO 4 · 7H 2 O หรือที่เรียกว่าเหล็กซัลเฟต ใช้ในการควบคุมศัตรูพืชเพื่อเตรียมสีแร่และเพื่อวัตถุประสงค์อื่น เหล็ก (III) คลอไรด์ FeCl 3 ใช้เป็นสารประชดเมื่อย้อมผ้า เหล็ก (III) ซัลเฟต Fe 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O ใช้สำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์และวัตถุประสงค์อื่น

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของเหล็กและสารประกอบสรุปได้ในตาราง:

คุณสมบัติทางเคมีของเหล็กในตาราง

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไอออน Fe 2+ และ Fe 3+

สำหรับการรับรู้สารประกอบเหล็ก (II) และ (III) ทำปฏิกิริยาเชิงคุณภาพกับไอออนของ Fe 2+ และเฟ 3+ . ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพไอออน Fe 2+ จะทำปฏิกิริยาโดยปฏิกิริยาของเกลือของเหล็ก (II) กับสารประกอบ K 3 ที่เรียกว่าเกลือในเลือดแดง นี่คือเกลือกลุ่มพิเศษที่เรียกว่าเกลือเชิงซ้อน ซึ่งคุณจะคุ้นเคยในภายหลัง ในระหว่างนี้ คุณต้องเข้าใจว่าเกลือดังกล่าวแยกตัวออกจากกันอย่างไร:

รีเอเจนต์สำหรับไอออน Fe 3+ เป็นสารประกอบที่ซับซ้อนอีกชนิดหนึ่ง - เกลือในเลือดสีเหลือง - K 4 ซึ่งแยกตัวออกจากสารละลายในลักษณะที่คล้ายกัน:

หากเติมสารละลายที่มีไอออน Fe 2+ และ Fe 3+ ตามลำดับในสารละลายของเกลือเลือดแดง (รีเอเจนต์สำหรับ Fe 2+) และเกลือในเลือดสีเหลือง (รีเอเจนต์สำหรับ Fe 3+) จากนั้นในทั้งสองกรณี การตกตะกอนสีน้ำเงินเดียวกันจะตกตะกอน : :

ในการตรวจจับไอออน Fe 3+ จะใช้อันตรกิริยาของเกลือของเหล็ก (III) กับโพแทสเซียมไทโอไซยาเนต KNCS หรือแอมโมเนียมไทโอไซยาเนต NH 4 NCS ด้วยเช่นกัน ในกรณีนี้จะเกิดไอออน FeNCNS 2+ ที่มีสีสดใสขึ้น ส่งผลให้สารละลายทั้งหมดได้รับสีแดงเข้ม:

ตารางการละลาย

การเตรียมเคมีสำหรับมะเร็งและ DPA
ฉบับที่ครอบคลุม

ส่วนและ

เคมีทั่วไป

เคมีขององค์ประกอบ

ฮาโลเจน

สารธรรมดา

คุณสมบัติทางเคมีของฟลูออรีน

ฟลูออรีนเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงที่สุดในธรรมชาติ มันไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับฮีเลียม นีออน และอาร์กอนเท่านั้น

ในระหว่างการทำปฏิกิริยากับโลหะ ฟลูออไรด์ สารประกอบไอออนิกจะเกิดขึ้น:

ฟลูออรีนทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับอโลหะหลายชนิด แม้จะมีก๊าซเฉื่อยบางชนิดก็ตาม:

คุณสมบัติทางเคมีของคลอรีน ปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อน

คลอรีนเป็นตัวออกซิไดเซอร์ที่แรงกว่าโบรมีนหรือไอโอดีน ดังนั้นคลอรีนจึงเข้าไปแทนที่ฮาโลเจนหนักจากเกลือ:

คลอรีนละลายในน้ำจะทำปฏิกิริยากับคลอรีนบางส่วน ส่งผลให้เกิดกรด 2 ชนิด ได้แก่ คลอไรด์และไฮโปคลอไรต์ ในกรณีนี้ คลอรีนอะตอมหนึ่งจะเพิ่มสถานะออกซิเดชัน และอีกอะตอมหนึ่งจะลดสถานะออกซิเดชันลง ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่าปฏิกิริยาที่ไม่สมส่วน ปฏิกิริยาที่ไม่สมส่วนคือปฏิกิริยาการรักษาตัวเอง-ออกซิเดชันในตัวเอง เช่น ปฏิกิริยาที่องค์ประกอบหนึ่งแสดงคุณสมบัติของทั้งตัวออกซิไดเซอร์และตัวรีดิวซ์ ในระหว่างการแยกสัดส่วน สารประกอบจะเกิดขึ้นพร้อมๆ กันโดยที่องค์ประกอบมีสถานะออกซิไดซ์และลดลงมากกว่าเมื่อเทียบกับองค์ประกอบดั้งเดิม สถานะออกซิเดชันของอะตอมคลอรีนในโมเลกุลกรดไฮโปคลอไรต์คือ +1:

ปฏิกิริยาของคลอรีนกับสารละลายอัลคาไลจะเกิดขึ้นในทำนองเดียวกัน ในกรณีนี้จะเกิดเกลือสองชนิด: คลอไรด์และไฮโปคลอไรต์

คลอรีนทำปฏิกิริยากับออกไซด์ต่างๆ:

คลอรีนออกซิไดซ์เกลือบางชนิดโดยที่โลหะไม่อยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด:

โมเลกุลคลอรีนทำปฏิกิริยาได้หลายอย่าง สารประกอบอินทรีย์- เมื่อมีเฟอร์รัม (III) คลอไรด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา คลอรีนจะทำปฏิกิริยากับเบนซีนเพื่อสร้างคลอโรเบนซีน และเมื่อถูกฉายรังสีด้วยแสง ปฏิกิริยาเดียวกันจะส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเฮกซาคลอโรไซโคลเฮกเซน:

คุณสมบัติทางเคมีของโบรมีนและไอโอดีน

สารทั้งสองทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ฟลูออรีน และด่าง:

ไอโอดีนถูกออกซิไดซ์โดยสารออกซิไดซ์ที่แรงหลายชนิด:

วิธีการสกัดสารอย่างง่าย

การสกัดฟลูออไรด์

เนื่องจากฟลูออรีนเป็นตัวออกซิไดเซอร์ทางเคมีที่แรงที่สุด จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกมันโดยใช้ปฏิกิริยาเคมีจากสารประกอบในรูปแบบอิสระ ดังนั้นฟลูออรีนจึงถูกสกัดโดยวิธีเคมีกายภาพ - อิเล็กโทรไลซิส

ในการสกัดฟลูออรีนจะใช้โพแทสเซียมฟลูออไรด์ละลายและอิเล็กโทรดนิกเกิล นิกเกิลถูกใช้เนื่องจากพื้นผิวโลหะถูกฟลูออรีนผ่านเนื่องจากการก่อตัวของสารที่ไม่ละลายน้ำนิฟ2, ดังนั้นอิเล็กโทรดจึงไม่ถูกทำลายโดยสารที่ปล่อยออกมา:

การสกัดคลอรีน

คลอรีนผลิตในระดับอุตสาหกรรมโดยอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ จากกระบวนการนี้ทำให้เกิดการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ด้วย:

คลอรีนผลิตได้ในปริมาณเล็กน้อยจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารละลายไฮโดรเจนคลอไรด์โดยใช้วิธีการต่างๆ:

คลอรีนเป็นผลิตภัณฑ์ที่สำคัญมากของอุตสาหกรรมเคมี

การผลิตทั่วโลกมีจำนวนหลายล้านตัน

สารสกัดจากโบรมีนและไอโอดีน

สำหรับใช้ในอุตสาหกรรม โบรมีนและไอโอดีนได้มาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของโบรไมด์และไอโอไดด์ตามลำดับ สำหรับการเกิดออกซิเดชันมักใช้โมเลกุลคลอรีนกรดซัลเฟตเข้มข้นหรือแมงกานีสไดออกไซด์:

การใช้ฮาโลเจน

ฟลูออรีนและสารประกอบบางชนิดถูกใช้เป็นตัวออกซิไดเซอร์สำหรับเชื้อเพลิงจรวด ฟลูออรีนปริมาณมากถูกใช้เพื่อแยกสารทำความเย็นต่างๆ (ฟรีออน) และโพลีเมอร์บางชนิดที่มีคุณสมบัติต้านทานสารเคมีและความร้อน (เทฟล่อนและอื่นๆ บางชนิด) ฟลูออรีนใช้ในเทคโนโลยีนิวเคลียร์เพื่อแยกไอโซโทปยูเรเนียม

คลอรีนส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตกรดไฮโดรคลอริก และยังเป็นสารออกซิไดซ์สำหรับการผลิตฮาโลเจนอื่นๆ อีกด้วย ในอุตสาหกรรมใช้ฟอกผ้าและกระดาษ ในปริมาณที่มากกว่าฟลูออรีน จะใช้ในการผลิตโพลีเมอร์ (PVC และอื่นๆ) และสารทำความเย็น คลอรีนใช้ในการฆ่าเชื้อน้ำดื่ม นอกจากนี้ยังจำเป็นสำหรับการสกัดตัวทำละลายบางชนิด เช่น คลอโรฟอร์ม เมทิลีนคลอไรด์ และคาร์บอนเตตราคลอไรด์ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการผลิตสารหลายชนิด เช่น โพแทสเซียมคลอเรต (เกลือเบอร์ทอลเล็ต) สารฟอกขาว และสารประกอบอื่นๆ อีกมากมายที่มีอะตอมของคลอรีน

โบรมีนและไอโอดีนไม่ได้ใช้ในอุตสาหกรรมในระดับเดียวกับคลอรีนหรือฟลูออรีน แต่การใช้สารเหล่านี้เพิ่มขึ้นทุกปี โบรมีนใช้ในการผลิตยาระงับประสาทต่างๆ ไอโอดีนใช้ในการผลิตยาฆ่าเชื้อ สารประกอบโบรมีนและไอโอดีนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์เชิงปริมาณของสาร โลหะบางชนิดได้รับการทำให้บริสุทธิ์ด้วยความช่วยเหลือของไอโอดีน (กระบวนการนี้เรียกว่าการทำให้บริสุทธิ์ด้วยไอโอดีน) เช่น ไทเทเนียม วานาเดียม และอื่นๆ

โลกรอบตัวเราเป็นวัตถุ สสารมีสองประเภท: สสารและสนาม วัตถุประสงค์ของเคมีคือสสาร (รวมถึงอิทธิพลของสนามต่าง ๆ ที่มีต่อสสาร - เสียง, แม่เหล็ก, แม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ )

สสารคือทุกสิ่งที่มีมวลนิ่ง (กล่าวคือ มีลักษณะเฉพาะคือการมีอยู่ของมวลเมื่อมันไม่เคลื่อนที่)- ดังนั้นแม้ว่ามวลที่เหลือของอิเล็กตรอนหนึ่งตัว (มวลของอิเล็กตรอนที่ไม่เคลื่อนที่) จะมีขนาดเล็กมาก - ประมาณ 10 -27 กรัม แต่ยังมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่เป็นสสาร

สารมีอยู่ในสถานะการรวมตัวสามสถานะ - ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง มีสถานะอื่นของสสาร - พลาสมา (เช่นมีพลาสมาในพายุฝนฟ้าคะนองและฟ้าผ่า) แต่เข้า หลักสูตรของโรงเรียนเคมีพลาสมาแทบจะไม่ได้รับการพิจารณาเลย

สารสามารถบริสุทธิ์หรือบริสุทธิ์มาก (จำเป็น เช่น เพื่อสร้างใยแก้วนำแสง) อาจมีสารเจือปนในปริมาณที่เห็นได้ชัดเจน หรืออาจเป็นของผสมก็ได้

สสารทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ ที่เรียกว่าอะตอม สารที่ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียวกัน(จากอะตอมของธาตุหนึ่ง) เรียกว่าเรียบง่าย(เช่น ถ่าน ออกซิเจน ไนโตรเจน เงิน ฯลฯ) สารที่มีอะตอมของธาตุต่าง ๆ เชื่อมต่อกันเรียกว่าเชิงซ้อน

ถ้าสาร (เช่น อากาศ) มีสารสองตัวหรือ จำนวนที่มากขึ้นสารเชิงเดี่ยวและอะตอมของพวกมันไม่ได้เชื่อมต่อถึงกันจึงไม่เรียกว่าสารเชิงซ้อน แต่เป็นส่วนผสมของสารเชิงเดี่ยว จำนวนของสารเชิงเดี่ยวมีจำนวนค่อนข้างน้อย (ประมาณห้าร้อย) แต่จำนวนของสารเชิงซ้อนนั้นมีมหาศาล จนถึงปัจจุบันมีการรู้จักสารเชิงซ้อนที่แตกต่างกันหลายสิบล้านชนิด

การเปลี่ยนแปลงทางเคมี

สารสามารถโต้ตอบกันได้และมีสารใหม่เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเรียกว่า เคมี- ตัวอย่างเช่น สารเชิงเดี่ยวอย่างถ่านหินมีปฏิกิริยาโต้ตอบ (นักเคมีบอกว่ามันทำปฏิกิริยา) กับสารเชิงเดี่ยวอีกชนิดหนึ่งซึ่งก็คือออกซิเจน ทำให้เกิดการก่อตัวของสารเชิงซ้อนซึ่งก็คือคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งอะตอมของคาร์บอนและออกซิเจนเชื่อมต่อถึงกัน การเปลี่ยนแปลงของสารหนึ่งไปสู่อีกสารหนึ่งเรียกว่าสารเคมี การเปลี่ยนแปลงทางเคมีคือปฏิกิริยาเคมีดังนั้น เมื่อน้ำตาลถูกทำให้ร้อนในอากาศ สารหวานเชิงซ้อน - ซูโครส (ซึ่งทำจากน้ำตาล) - จะกลายเป็นสารอย่างง่าย - ถ่านหินและสารเชิงซ้อน - น้ำ

เคมีศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสารหนึ่งไปสู่อีกสารหนึ่ง หน้าที่ของเคมีคือการค้นหาว่าสารชนิดใดที่สามารถโต้ตอบ (ทำปฏิกิริยา) ภายใต้สภาวะที่กำหนดและสิ่งใดที่ก่อตัวขึ้น นอกจากนี้สิ่งสำคัญคือต้องค้นหาภายใต้เงื่อนไขใดที่การเปลี่ยนแปลงเฉพาะสามารถเกิดขึ้นได้และสามารถรับสารที่ต้องการได้

คุณสมบัติทางกายภาพของสาร

สารแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีชุดหนึ่ง คุณสมบัติทางกายภาพเป็นคุณสมบัติที่สามารถกำหนดลักษณะได้โดยใช้เครื่องมือทางกายภาพ- ตัวอย่างเช่น การใช้เทอร์โมมิเตอร์ทำให้คุณสามารถระบุจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของน้ำได้ โดยวิธีการทางกายภาพคุณสามารถระบุลักษณะของสารในการนำกระแสไฟฟ้า กำหนดความหนาแน่นของสาร ความแข็งของสาร ฯลฯ ในระหว่างกระบวนการทางกายภาพ สารต่างๆ ยังคงมีองค์ประกอบไม่เปลี่ยนแปลง

คุณสมบัติทางกายภาพของสารแบ่งออกเป็นประเภทนับได้ (คุณสมบัติที่สามารถจำแนกได้โดยใช้เครื่องมือทางกายภาพบางชนิดตามจำนวน เช่น โดยการระบุความหนาแน่น จุดหลอมเหลวและจุดเดือด ความสามารถในการละลายในน้ำ เป็นต้น) และจำนวนนับไม่ถ้วน (คุณสมบัติที่ไม่สามารถระบุลักษณะได้โดย จำนวนหรือยากมาก เช่น สี กลิ่น รส เป็นต้น)

คุณสมบัติทางเคมีของสาร

คุณสมบัติทางเคมีของสารคือชุดข้อมูลเกี่ยวกับสารอื่นใดและภายใต้เงื่อนไขใดที่สารที่กำหนดจะเข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมี- งานที่สำคัญที่สุดของเคมีคือการระบุคุณสมบัติทางเคมีของสาร

ใน การเปลี่ยนแปลงทางเคมีอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่เกี่ยวข้องคืออะตอม ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี สารอื่นๆ จะถูกสร้างขึ้นจากสารบางชนิด และสารดั้งเดิมจะหายไป และสารใหม่ (ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา) ก็ก่อตัวขึ้นแทนที่ ก อะตอมที่ทุกคน การเปลี่ยนแปลงทางเคมียังคงอยู่- การจัดเรียงใหม่เกิดขึ้นในระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี พันธะเก่าระหว่างอะตอมจะถูกทำลายและมีพันธะใหม่เกิดขึ้น

องค์ประกอบทางเคมี

จำนวนของสารที่แตกต่างกันนั้นมีมากมาย (และแต่ละสารมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของตัวเอง) มีอะตอมค่อนข้างน้อยในโลกวัตถุรอบตัวเราที่มีลักษณะที่สำคัญที่สุดแตกต่างกัน - ประมาณหนึ่งร้อยอะตอม อะตอมแต่ละประเภทมีองค์ประกอบทางเคมีของตัวเอง องค์ประกอบทางเคมีคือกลุ่มของอะตอมที่มีลักษณะเหมือนหรือคล้ายกัน- องค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันประมาณ 90 ชนิดพบได้ในธรรมชาติ ถึงตอนนี้ นักฟิสิกส์ได้เรียนรู้ที่จะสร้างอะตอมชนิดใหม่ที่ไม่พบบนโลกแล้ว อะตอมดังกล่าว (และองค์ประกอบทางเคมีดังกล่าว) เรียกว่าประดิษฐ์ (ในภาษาอังกฤษ - องค์ประกอบที่มนุษย์สร้างขึ้น) จนถึงปัจจุบันมีการสังเคราะห์องค์ประกอบที่ได้รับเทียมมากกว่าสองโหล

แต่ละองค์ประกอบมีชื่อละตินและสัญลักษณ์หนึ่งหรือสองตัว ในวรรณกรรมเคมีภาษารัสเซียไม่มีกฎเกณฑ์ที่ชัดเจนสำหรับการออกเสียงสัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมี บางคนออกเสียงเช่นนี้: พวกเขาเรียกองค์ประกอบในภาษารัสเซีย (สัญลักษณ์ของโซเดียม, แมกนีเซียม, ฯลฯ ), อื่น ๆ - ในตัวอักษรละติน (สัญลักษณ์ของคาร์บอน, ฟอสฟอรัส, กำมะถัน), อื่น ๆ - ชื่อขององค์ประกอบดูเหมือนในภาษาละติน (เหล็ก เงิน ทอง ปรอท) เรามักจะออกเสียงสัญลักษณ์ของธาตุไฮโดรเจน H เหมือนกับที่ตัวอักษรนี้ออกเสียงในภาษาฝรั่งเศส

การเปรียบเทียบคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดขององค์ประกอบทางเคมีและสารเชิงเดี่ยวแสดงไว้ในตารางด้านล่าง องค์ประกอบหนึ่งอาจสอดคล้องกับสสารธรรมดาหลายชนิด (ปรากฏการณ์ของการแบ่งส่วน: คาร์บอน ออกซิเจน ฯลฯ) หรืออาจเป็นเพียงองค์ประกอบเดียว (อาร์กอนและก๊าซเฉื่อยอื่นๆ)